矩阵式键盘工作原理

矩阵式键盘的结构与工作原理： 1. 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图

1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20

键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在

2. 需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

3. 矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电

阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得

知是否有键按下了。具体的识别及编程方法如下所述。

4. 矩阵式键盘的按键识别方法 确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。

行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所

示键盘，介绍过程如下。

1. 判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的

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根行线相交叉的4个

按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2. 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：

依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。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。

下面给出一个具体的例子： 图仍如上所示。8031单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位。列线P1.0-P1.3分别接有4个上拉电阻到正电源+5V，并把列线P1.0-P1.3设置为输入线，行线P1.4-P.17设置为输出线。4根行线和4根列线形成16个相交

点。

1. 检测当前是否有键被按下。检测的方法是P1.4-P1.7输出全“0”，读取P1.0-P1.3的

状态，若P1.0-P1.3为全“1”，则无键闭合，否则有键闭合。

2. 去除键抖动。当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。

3. 若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描。P1.4-P1.7

按下述4种组合依次输出：

P1.7 1 1 1 0

P1.6 1 1 0 1

P1.5 1 0 1 1

P1.4 0 1 1 1

在每组行输出时读取P1.0-P1.3，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用计算法或查表法将闭合键的行

值和列值转换成所定义的键值

4. 为了保证键每闭合一次CPU仅作一次处理，必须却除键释放时的抖动。

键盘扫描程序：

从以上分析得到键盘扫描程序的流程图如图2所示。程序如下

SCAN: MOV P1,#0FH

MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,NEXT1

SJMP NEXT3

NEXT1: ACALL D20MS

MOV A,#0EFH

NEXT2: MOV R1,A

MOV P1,A

MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,KCODE;

MOV A,R1

SETB C

RLC A

JC NEXT2

NEXT3: MOV R0,#00H

RET

KCODE: MOV B,#0FBH

NEXT4: RRC A

INC B

JC NEXT4

MOV A,R1

SWAP A

NEXT5: RRC A

INC B

INC B

INC B

INC B

JC NEXT5

NEXT6: MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,NEXT6

MOV R0,#0FFH

RET

键盘处理程序就作这么一个简单的介绍，实际上，键盘、显示处理是很复杂的，它往往占到一个应用程序的大部份代码，可见其重要性，但说到，这种复杂并不来自于单片机的本身，而是来自于操作者的习惯等等问题，因此，在编写键盘处理程序之前，最好先把它从逻辑上理清，然后用

适当的算法表示出来，最后再去写代码，这样，才能快速有效地写好代码。