跟我学51单片机（四）：独立-矩阵键盘应用与设计

的关键。然而，矩阵键盘中的每条行线与4 条列线相交，交点的按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，键分析时必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。

　　值得注意的是本文介绍的矩阵键盘，在传统的矩阵键盘的输出端加了一个四输入与门芯片74HC21。当四路输入有一个为低电平的时候，输出为低电平。将74HC21 的输出端接到单片机的外部中断0（P32 管脚）上，这样在实时性要求较高的情况下，设P00~P03 为全低等待按键触发，当任何一个按键按下的情况下，系统都会进入中断服务程序，提高了键盘响应时间，在系统实时性要求较高的情况下非常实用。本文的全部源程序见www.ele169.com。

　　三、程序设计

　　本文设计实例关键程序如下。

　　独立按键程序

　　……

　　#define keyio P0 （ 1）

　　#define key1 P0_3 （ 2）

　　……

　　keyio|=0X0F; （ 3）

　　if（key1==0） （ 4）

　　{

　　delay_nms（20）； （ 5）

　　if（key1==0） （ 6）

　　{

　　while（key1==0）； （ 7）

　　return 1; （ 8）

　　}

　　}

程序说明：

　　（1）定义按键管脚。

　　（2）定义按键连接管脚。

　　（3）将按键连接管脚输出高电平，从而接收输入。

　　（4）如果此时管脚所连接按键被按下。

　　（5）延时一段时间，去抖作业。

　　（6）如果此时按键仍然被按下，此时按键有效。

　　（7）等待按键抬起，死循环，如果按键一直按下则一直等待。

　　（8）返回键值。矩阵键盘程序

　　……

　　#define KEYIO P0 （ 1）

　　……

　　code ksp[4]={0x7F,0xBF,0xDF,0xEF}; （ 2）

　　unsigned char keypad_scan（） （ 3）

　　{

　　char key,i; （ 4）

　　KEYIO=0xF0; （ 5）

　　if （KEYIO!=0xF0） （ 6）

　　{

　　for（i=0;i=3;i++） （ 7）

　　{

　　delaykey（10）； （ 8）

　　KEYIO=ksp[i]; （ 9）

　　delaykey（10）； （ 10）

　　if（KEYIO!=ksp[i]） （ 11）

　　{

　　delaykey（10）； （ 12）

　　key=KEYIO; （ 13）

　　while（KEYIO==key）； （ 14）

　　return（key）； （ 15）

　　}

　　}

　　}

　　}

程序说明：

　　（1）定义矩阵键盘管脚。

　　（2）将扫描时用到的管脚四种输出电平状态定义成一个数组。

　　（3）按键扫描程序。

　　（4）定义两个临时变量key,i。

　　（5）让键盘管脚的高四位输出高电平，第四位为低电平，为扫描按键准备。

　　（6）如果此时管脚状态电平发生变化。

　　（7）将之前定义的数组中的值赋予管脚，开始逐次扫描。

　　（8）延时一段时间，去抖。

　　（9）输出扫描按键的电平。

　　（10）再延时一段时间。

　　（11）如果此时按键管脚电平依旧不是输出的默认电平，表示有键按下。

　　（12）延时一段时间，让电平稳定。

　　（13）读取当前按键管脚电平，即键值。

　　（14）等待按键抬起，死循环，如果按键一直按下则一直等待。

　　（15）返回键值。

　　四、调试要点与实验现象

　　接好硬件，通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后，打开串口调试助手软件，设置好波特率9600，复位单片机，然后按下板上的4×4按键中的任意一个，并注意观串口调试助手上的显示。（见图3），可以观察到在接收窗口有按键的数据显示。

图3 按键通过串口调试助手显示界面

　　此外，在本文所附的实验程序中，其中与串口通信中调用了发送字符函数与发送字符串函数。在没有仿真器和遇到需要显示一些提示信息的时候，可以采用串口打印的方式，这样不仅直观方便而且不增加其他成本。

　　五、总结

　　本文介绍了单片机外接键盘的工作原理并给出了实例，通过该文，我们可以知道一个完善的键盘控制程序应具备以下功能：

　　（1） 检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施，消除键盘按键机械触点抖动的影响。

　　（2） 有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。

　　（3） 准确输出按键值（或键号），以满足按键功能要求。对于矩阵键盘而言，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。

　　此外，按键的扫描方式有多种，本文中所述的是程序扫描方式，另外常见的还有定时扫描方式和中断扫描方式，这些方式均可以在本学习板上实现，因此希望读者结合前几讲的知识，自行进行程序的编写与调试。下讲将讲述单片机动态驱动数码管原理与实例，敬请期待。