C51矩陣式鍵盤程序設計

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1、第14章C51矩陣式鍵盤程序設計在單片機應用系統(tǒng)中，除了完成基本的功能外，另一個最重要的任務是設計優(yōu)秀的人機交互接口。人機交互接口用來實現(xiàn)控制命令及數(shù)據(jù)的輸入，并且將系統(tǒng)運行信息顯示反映給操作者。鍵盤以按鍵的形式來設置控制功能或數(shù)據(jù)，其是人機交互的最基本的途徑。在鍵盤中，按鍵的輸入狀態(tài)本質上是一個開關量。通過鍵盤為按鍵編碼，從而實現(xiàn)命令或數(shù)據(jù)的輸入，以達到控制的目的。在單片機應用系統(tǒng)中，有兩種常用的鍵盤結構：獨立式按鍵和矩陣式按鍵。其中，獨立式按鍵比較簡單，適合于較少開關量的輸入場合，而矩陣式鍵盤則適合于輸入命令或者數(shù)據(jù)較多、功能復雜的系

2、統(tǒng)。采用矩陣式鍵盤結構可以最大限度地使用單片機的引腳資源，因此應用十分廣泛。14.1鍵盤接口概述在單片機的人機交互系統(tǒng)中，鍵盤用于向單片機輸入控制信號或數(shù)據(jù)。單片機識別鍵盤的不同輸入信號，并做出相應的反應。14.1.1獨立式按鍵和矩陣式鍵盤鍵盤有很多種類型，對于簡單的系統(tǒng)，如果需要的按鍵比較少，單片機引腳比較寬裕，則可以使用獨立式按鍵結構。對于比較復雜的系統(tǒng)或者按鍵比較多的場合，可用采用矩陣式鍵盤。1．獨立式按鍵結構2．矩陣式鍵盤結構獨立式按鍵的電路結構4×4矩陣式鍵盤的結構14.1.2鍵盤設計注意事項對于鍵盤的程序設計，需要及時并且準確

3、地響應按鍵的動作。在進行單片機鍵盤接口設計的時候，需要注意如下幾個方面。1．合理的按鍵編碼2．可靠的輸入檢測3．程序響應14.2矩陣式鍵盤C51程序設計在實際應用中，大多采用矩陣式鍵盤。在程序設計中，矩陣式鍵盤的掃描和檢測有三種：掃描法、線反轉法和中斷法。14.2.1掃描法及C51程序設計掃描法是在程序中逐行或者逐列掃描查詢鍵盤接口，根據(jù)端口的輸入情況，判斷是哪一個按鍵被按下，然后分別調(diào)用不同的按鍵處理子程序。這里以4×4矩陣式鍵盤為例進行介紹列掃描法。在使用列掃描時，矩陣式鍵盤的電路結構如圖所示，其中應將矩陣式鍵盤的行線通過上拉電阻接正

4、電源。此時，如果沒有按鍵按下，則對應的行線為高電平；如果有按鍵按下，對應交叉點的行線和列線短路，行線的輸出依賴于與此行連接的列的電平狀態(tài)。由此逐列掃描鍵盤，便可以實現(xiàn)矩陣式鍵盤的檢測。1．掃描法的流程2．掃描法C51程序設計掃描法的電路結構14.2.2線反轉法及C51程序設計線反轉法是通過兩次端口電平的反轉操作來檢測按鍵輸入，然后分別調(diào)用不同的按鍵處理子程序。這里以4×4矩陣式鍵盤為例進行介紹。在使用線反轉法時，矩陣式鍵盤的電路結構如圖所示，其中應將矩陣式鍵盤的行線和列線通過上拉電阻接正電源。1．線反轉法的流程2．線反轉法C51程序設計線

5、反轉法的流程圖14.2.3中斷法及C51程序設計中斷法是將鍵盤掃描程序放置在單片機的中斷服務例程中的方法。當有按鍵動作時，單片機響應中斷，在中斷服務例程中獲取鍵值，然后根據(jù)鍵值進行后續(xù)的按鍵處理子程序。中斷法的電路原理圖，如圖所示。其中，4×4矩陣式鍵盤的列線與單片機P1口的高4位相連，行線與單片機P1口的低4位相連。P1.0~P1.3作為輸入端，P1.4~P1.7作為輸出端。另外，矩陣式鍵盤的4根行線通過一個4輸入與門連接單片機的外部中斷#INT0。當有按鍵動作的時候，觸發(fā)外部中斷0，進而掃描鍵值。1．中斷法的流程2．中斷法C51程序設

6、計中斷法原理圖14.3C51矩陣式鍵盤設計實例這里給出一個完整的矩陣式鍵盤設計實例，包括電路圖以及C51程序。其中，采用了應用最為廣泛的4×4矩陣式鍵盤和線反轉法。單片機通過循環(huán)調(diào)用線反轉法子函數(shù)來獲取按鍵的鍵值，然后根據(jù)根據(jù)鍵值的大小，使發(fā)光二極管閃爍相應的次數(shù)。14.3.1電路圖該實例完整的電路圖，如圖所示。電路圖14.3.2程序設計本例的程序功能是掃描查詢4×4矩陣式鍵盤，如果檢測到按鍵按下，則根據(jù)鍵值的大小來控制發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，否則將熄滅發(fā)光二極管。程序中采用了線反轉法。1．創(chuàng)建項目2．程序代碼14.4小結本章首先介紹了獨立

7、式按鍵和矩陣式鍵盤的結構，以及鍵盤設計的注意事項。接著，重點介紹了3種矩陣式鍵盤的設計方法，包括掃描法、線反轉法和中斷法。在講解過程中，均給出了鍵盤掃描流程以及C51代碼實例。最后通過一個完整實例，來實現(xiàn)了矩陣式鍵盤在單片機系統(tǒng)的應用。在實例中，采用的是4×4矩陣式鍵盤，并通過線反轉法來獲取鍵值。矩陣式鍵盤應用十分廣泛，熟練掌握矩陣式鍵盤的使用是單片機人機接口設計的基礎。