笔记本16乘8矩阵键盘原理

键盘工作的主要原理：计算机键盘通常采用行列扫描法来确定按下键所在的行列位置。所谓行列扫描法是指，把键盘按键排列成n行×m列的n*m行列点阵，把行、列线分别连接到两个并行接口双向传送的连接线上，点阵上的键一旦被按动，该键所在的行列点阵信号就被认为已接通。按键所排列成的矩阵，需要用硬件或软件的方法轮转顺序地对其行、列分别进行扫描，以查询和确认是否有键按动。如有键按动，键盘就会向主机发送被按键所在的行列点阵的位置编码，称为键扫描码。单片机通过周期性扫描行、列线，读回扫描信号结果，判断是否有键按下，并计算按键的位置以获得扫描码。键被按下时，单片机分两次将位置扫描码发送到键盘接口：按下一次，叫接通扫描码；按完释放一次，叫断开扫描码。这样，通过硬件或软件的方法对键盘分别进行行、列扫视，就可以确定按下键所在位置，获得并输出扫描位置码，然后转换为ASCII码，经过键盘I/O电路送入主机，并由显示器显示出来。

我們的應用是EC有KSI/KSO接鍵盤,EC確認鍵盤某個鍵有作用,才會通知系統來減少系統資源浪費,此外每一列会间断性发low讯号

請問一秒內,一個固定的列(KSO)會發1000次Low Pulse.

笔记本EC中使用到了16*8矩阵键盘,其中16根列线输入端为KSO0~KSO15，8根行线输出端为KSI0~KSI7。16根列线和8根行线可以确定16*8=128个坐标点。键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得出键码。下图给出了4*4的矩阵键盘的电路具体加以说明。

矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线X0、X1、X2、X3通过上拉电阻接到+5 V上。当无键按下时，行线处于高电平状态，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。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。这一点是识别矩阵按键是否被按下的关键。

按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，对应的行线被拉低，CPU根据行平电的变化，便能判定相应的行有键按下。例如8号键按下时，第X2行一定为低电平，然而，第2行为低电平时，不能确定一定是8号键按下的，因为9、10、11号键按下同样使第2行为低电平。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，依次循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。

下面对几个常见问题的探讨：

1、CPU对键盘扫描的方式

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，程序控制的随机方式（CPU 空闲时扫描键盘）、定时控制方式（定时扫描键盘）和中断方式. 由于CPU经常处于空扫描状态，为提高CPU工作效率，一般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。

2、独立连接式键盘与矩阵连接式键盘的对比

独立连接式键盘每键相互独立，各自与一条I/O线相连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。其优点是硬件、软件结构简单，判键速度快，使用方便；缺点是占I/O口线多。适用场合：多用于设置控制键、功能键，适用于键数少的场合。

矩阵连接式键盘键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得出键码。其特点是键多时占用I/O口线少,硬件资源利用合理，但判键速度慢。适用场合：多用于设置数字键，适用于键数多的场合。

3、按键开关去抖动问题

键盘的抖动时间一般为5～10ms，抖动现象会引起CPU对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。消除抖动不良后果的方法有硬件去抖动和软件去抖动。硬件去抖动常用RC滤波电路去抖动电路。软件去抖动是测到按键按下后，执行延时10ms子程序后再确认该键是否确实按下，消除抖动影响。

4、键盘的键位冲突问题

简单的说，也就是当你同时按下键盘上的几个键的时候，这几个键不能同时反映出来，这就叫做键盘的键位冲突。例如，经常有一些键盘不能同时对例如A-S-空格这样的按键组合作出反应，这样在FPS游戏中，使用者就会大为吃亏。键位冲突的直接起因，是键盘的非编码结构。传统的键盘，是编码式键盘，它的每个键按下时都会产生唯一的按键编码，并且通过专有的一组导线传输到键盘接口电路，由于其线路和编码的唯一性，这种键盘是不存在键位冲突的问题的，但是

编码键盘结构复杂，现在已经很少使用了，现在的键盘几乎都是非编码的薄膜接触式键盘。而现代的薄膜接触式键盘，任何一个按键都有上下两层薄膜的触点，在任何一层薄膜上，导线数都远少于按键数，而且每一条导线都同时连通多个按键的触点，而且，上层和下层的任何两条导线都最多只在一个按键上重合。也就是说，上层的1号导线可能会同时经过1、2、3、4、5…等按键，而下层的1号导线可能同时经过1、Q、A、Z…等按键，且两条导线只在1键上重合。

CPU对键盘扫描的方式一般采用中断扫描工作方式。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。其目的是为了提高CPU的工作效率。键盘主要工作原理：无键按下时，所有行线为high,列线为low；有键按下时，CPU转去执行键盘扫描程序，将所有列线拉high,但每一列会间断性发low讯号（时间间隔不同），当CPU判断按下键对应的列线时，low讯号会将键对应的行线拉low,从而确定键的位置。实验关键为列线发low讯号的时间间隔不同，证实昨天Frank的观点是正确的。

在实验证实时，随机选取两组列线输入端KSO15(通道1)、KSO0（通道2）；随机选取两组行线输出端KSI3(通道3)、KSI5(通道4)。

1、无任何键按下时，通过多次实验，发现所有行线为high,列线为low。

2、按下鍵“A”時，CPU执行键盘扫描程序，将所有列线拉high,但每一列会间断性发low讯号（时间间隔不同），由于只是从8组行线随机选的2组，下图没有A键行线。

3、按下鍵“4”時，CPU执行键盘扫描程序，将所有列线拉high,但每一列会间断性发low讯号（时间间隔不同），

4、按下小鍵盤中數字鍵“2”時，CPU执行键盘扫描程序，将所有列线拉high,但每一列会间断性发low 讯号（时间间隔不同）。此时CPU扫描判断键“2”对应的列线为KSO0，KSO0的Low讯号将键“2”对应的行线KSI5拉low，从而确定键“2”行、列的位置。