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  • 适用专业:单片机
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资料简介
4*4矩阵式键盘识别系统设计,24页,14177字
一、题目:键盘识别系统设计
二、设计内容与要求
用8051单片机控制4*4矩阵式键盘的自动的识别。要求用P1口接4*4矩阵键盘,P1.0~P1.7做输入线;在数码管上显示每个按键的“0~F”序号。
三、矩阵键盘原理
单片机系统中,若使按键较多时,通常采用矩阵式(也称行列式)键盘。
1.矩阵式键盘的结构及原理
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,其结构如下图所示。
一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘,显然,在按键数量较多时,矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。
矩阵式键盘中,行、列线分别连接到按键开关的两端,行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时,行线处于高电平状态;当有键按下时,行、列线将导通,此时,行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。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。
2.矩阵式键盘按键的识别
识别按键的方法很多,其中,最常见的方法是扫描法。
 按键按下时,与此键相连的行线与列线导通,行线在无键按下时处在高电平,显然,如果让所有的列线也处在高电平,那么,按键按下与否不会引起行线电平的变化,因此,必须使所有列线处在低电平,只有这样,当有键按下时,该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化,便能判定相应的行有键按下。为进一步确定具体键,不能使所有列线在同一时刻都处在低电平,可在某一时刻只让一条列线处于低电平,其余列线均处于高电平,另一时刻,让下一列处在低电平,依此循环,这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。
3.键盘的编码
对于独立式按键键盘,因按键数量少,可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘,按键的位置由行号和列号唯一确定,因此可分别对行号和列号进行二进制编码,然后将两值合成一个字节,高4位是行号,低4位是列号。采用上述编码对于不同行的键离散性较大,不利于散转指令对按键进行处理。因此,可采用依次排列键号的方式对安排进行编码。可将键号编码为:01H、02H、03H…0EH、0FH、10H等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。
4.键盘的工作方式
在单片机应用系统中,键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU对键盘的响应取决于键盘的工作方式,键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定,其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作,又不要过多占用CPU的工作时间。通常,键盘的工作方式有三种,即编程扫描、定时扫描和中断扫描。
1)编程扫描方式
编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时,CPU不再响应键输入要求,直到CPU重新扫描键盘为止。
键盘扫描程序一般应包括以下内容:
(1)判别有无键按下。
(2)键盘扫描取得闭合键的行、列值。
(3)用计算法或查表法得到键值。
(4)判断闭合键是否释放,如没释放则继续等待。
(5)将闭合键键号保存,同时转去执行该闭合键的功能。
2)定时扫描方式:
定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次,它利用单片机内部的定时器产生一定时间(例如10ms)的定时,当定时时间到就产生定时器溢出中断,CPU响应中断后对键盘进行扫描,并在有键按下时识别出该键,再执行该键的功能程序。定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同。
3)中断扫描方式
采用上述两种键盘扫描方式时,无论是否按键,CPU都要定时扫描键盘,而单片机应用系统工作时,并非经常需要键盘输入,因此,CPU经常处于空扫描状态,为提高CPU工作效率,可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下:当无键按下时,CPU处理自己的工作,当有键按下时,产生中断请求,CPU转去执行键盘扫描子程序,并识别键号。
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