單片機(jī)矩陣式鍵盤的編程方法
單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。1.矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)及原理
矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
由圖可知，一個 4 × 4 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16 個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。
矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到＋ 5V 上。當(dāng)無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。
2.矩陣式鍵盤按鍵的識別
識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖中 8 號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。
按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時處在高電平。顯然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平。只有這樣，當(dāng)有鍵按下時，該鍵所在的行電平才會由高電平變?yōu)榈碗娖健?CPU 根據(jù)行電平的變化，便能判定相應(yīng)的行有鍵按下。 8 號鍵按下時，第 2 行一定為低電平。然而，第 2 行為低電平時，能否肯定是 8 號鍵按下呢？
回答是否定的，因為 9 、 10 、 11 號鍵按下，同樣會使第 2 行為低電平。為進(jìn)一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時刻都處在低電平，可在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時刻，讓下一列處在低電平，依此循環(huán)，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為鍵盤掃描。采用鍵盤掃描后，再來觀察 8 號鍵按下時的工作過程，當(dāng)?shù)?0 列處于低電平時，第 2 行處于低電平，而第 1 、 2 、 3 列處于低電平時，第 2 行卻處在高電平，由此可判定按下的鍵應(yīng)是第 2 行與第 0 列的交叉點，即 8 號鍵。
3.鍵盤的編碼
對于獨(dú)立式按鍵鍵盤，因按鍵數(shù)量少，可根據(jù)實際需要靈活編碼。對于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號惟一確定，因此可分別對行號和列號進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成一個字節(jié)，高 4 位是行號，低 4 位是列號。如圖 7.5 中的 8 號鍵，它位于第 2 行，第 0 列，因此，其鍵盤編碼應(yīng)為 20H 。采用上述編碼對于不同行的鍵離散性較大，不利于散轉(zhuǎn)指令對按鍵進(jìn)行處理。因此，可采用依次排列鍵號的方式對按排進(jìn)行編碼。以圖 7.5 中的 4 × 4 鍵盤為例，可將鍵號編碼為： 01H 、 02H 、 03H 、 … 、 0EH 、 0FH 、 10H 等 16 個鍵號。編碼相互轉(zhuǎn)換可通過計算或查表的方法實現(xiàn)。
4.鍵盤的工作方式
對鍵盤的響應(yīng)取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證 CPU 能及時響應(yīng)按鍵操作，又不要過多占用 CPU 的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。
編程掃描方式
編程掃描方式是利用 CPU 完成其它工作的空余時間，調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時， CPU 不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到 CPU 重新掃描鍵盤為止。
鍵盤掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：
(1) 判別有無鍵按下。
(2) 鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。
(3) 用計算法或查表法得到鍵值。
(4) 判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待。
(5) 將閉合鍵鍵號保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
