在单片机开发中，键盘扫描和矩阵键盘设计经常使用到。本文将详细介绍如何进行键盘扫描，并通过矩阵键盘设计实现按键检测功能。
键盘扫描原理
键盘扫描是指通过扫描输入引脚，检测外部的按键输入信号。常见的键盘扫描方式有串行扫描和并行扫描两种。
串行扫描
串行扫描是指逐个扫描每一个按键的引脚，并将扫描结果依次存储起来。这种方式的优点在于只需要一个输入引脚和一个输出引脚，简化了硬件设计。但缺点是速度较慢，无法同时检测多个按键。
并行扫描
并行扫描是指同时扫描多个按键的引脚，并将扫描结果以并行方式输出。这种方式的优点在于速度较快，可以同时检测多个按键。但缺点是需要多个输入引脚和多个输出引脚，增加了硬件设计的复杂度。
矩阵键盘设计
矩阵键盘设计是一种常见的键盘输入方式，它通过将按键排列成一个矩阵的形式，利用单片机的输入输出引脚来检测按键输入。
一个典型的4x4矩阵键盘由4行和4列按键组成，总共有16个按键。每一行的按键引脚连接在一起，每一列的按键引脚也连接在一起。通过设置行引脚为输出，列引脚为输入，单片机可以通过扫描行引脚的状态来检测按键的输入。
矩阵键盘的扫描过程如下：
- 将所有行引脚设置为输出，所有列引脚设置为输入，设置行引脚输出为低电平。
- 逐个扫描每一列引脚的状态。
- 如果某一列引脚检测到低电平，则表示该列对应的按键被按下。
- 记录下按下按键的行引脚和列引脚的编号，即可知道具体按下的是哪个按键。
代码示例
下面是一个使用8051单片机实现矩阵键盘扫描的代码示例：
#include <reg52.h>
sbit Row1 = P1^0; // 定义行引脚
sbit Row2 = P1^1;
sbit Row3 = P1^2;
sbit Row4 = P1^3;
sbit Col1 = P1^4; // 定义列引脚
sbit Col2 = P1^5;
sbit Col3 = P1^6;
sbit Col4 = P1^7;
void DelayMs(unsigned int ms) {
unsigned int i, j;
for (i = 0; i < ms; i++) {
for (j = 0; j < 110; j++) {
}
}
}
unsigned char KeyScan() {
unsigned char keyValue = 0;
Row1 = 0; // 设置行引脚输出低电平
Row2 = 1;
Row3 = 1;
Row4 = 1;
if (Col1 == 0) { // 检测第一列引脚状态
keyValue = 1;
while (Col1 == 0)
;
DelayMs(50);
}
else if (Col2 == 0) { // 检测第二列引脚状态
keyValue = 2;
while (Col2 == 0)
;
DelayMs(50);
}
else if (Col3 == 0) { // 检测第三列引脚状态
keyValue = 3;
while (Col3 == 0)
;
DelayMs(50);
}
else if (Col4 == 0) { // 检测第四列引脚状态
keyValue = 4;
while (Col4 == 0)
;
DelayMs(50);
}
Row1 = 1; // 恢复行引脚高电平
Row2 = 1;
Row3 = 1;
Row4 = 1;
return keyValue;
}
void main() {
while (1) {
unsigned char key = KeyScan();
if (key != 0) {
// 处理按键输入
}
}
}
以上代码通过扫描行引脚和列引脚的状态，实现了对矩阵键盘的按键输入检测。
总结
本文介绍了单片机中的键盘扫描和矩阵键盘设计。键盘扫描可以通过逐个扫描按键引脚的方式，检测外部按键的输入信号。矩阵键盘设计利用了单片机的输入输出引脚来检测按键输入，简化了硬件设计。通过了解这些原理和方法，我们可以更好地设计和开发单片机应用。
本文来自极简博客，作者：冬日暖阳，转载请注明原文链接：单片机中的键盘扫描和矩阵键盘设计
