7.3　单片机矩阵式键盘

7.3　单片机矩阵式键盘

在单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。

7.3.1　矩阵键盘硬件电路

矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图7-8所示。

图7-8　矩阵键盘硬件电路（见彩插）

由图7-8可知，一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，行、列线分别连接到按键开关的两端。当无键按下时，行线处于低电平状态，列线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，CPU根据列电平的变化，便能判定相应的列有键按下，此时，列线电平将由与此列线相连的行线电平决定，这是识别按键是否按下的关键。

然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各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，因此，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。

7.3.2　矩阵键盘软件设计

矩阵键盘软件设计主要是按键识别方法，一般有行列反转法、逐行扫描法两种。

1.行列反转法

（1）行列反转法原理。

行列反转法是通过设置矩阵键盘行线和列线互为相反的值，再将分别读出的行值和列值按位或组合，得到每个按键唯一的识别码。主要分为以下3个步骤。

第一步，找行值。首先初始化行值，将行引脚设置为高电平，列引脚设置为低电平，如图7-9所示。程序代码为P1=0xF0；如果有按键按下，然后读行值，cord_h=P1＆0xF0。

第二步，找列值。首先初始化列值，将列引脚设置为高电平，行引脚设置为低电平，程序代码为P1=0x0F；如果有按键按下，然后读列值，cord_l=P1＆0x0F。

第三步，行列组合，得到唯一识别码。将找到的行值和列值做位或运算，value=cord_h|cord_l，得到识别码，每个按键都有唯一的识别码与之相对应，如图7-10所示。

第四步，根据识别码，识别按键。

（2）行列反转法软件设计。

行列反转法软件设计流程图如图7-11所示。(https://www.daowen.com)

图7-9　初始化行设置（见彩插）

图7-10　按键识别码（见彩插）

图7-11　行列反转法流程图

2.逐行扫描法

（1）逐行扫描法原理。

逐行扫描法分为以下两个步骤。

第一步，判断键盘中有无键按下。

首先初始化设置，将行线设置为高电平，列线设置为低电平，程序代码为P1=0xF0。然后判断只要有一行的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根列线相交叉的4个按键之中。若所有行线均为高电平，则键盘中无键按下。

第二步，判断闭合键所在的位置。

在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是，依次将行线设置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其他线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

（2）逐行扫描法软件设计。

逐行扫描法软件设计流程图如图7-12所示。

图7-12　逐行扫描法流程图