矩阵键盘接口单片机电路图
单片机 矩阵键盘实验 实验报告
实验五矩阵键盘实验一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个数字键(0－F)用发光二极管将该代码显示出来。
按其它键退出。
2、加法设计计算器，实验板上有12个按键，编写程序，实现一位整数加法运算功能。
可定义“A”键为“+”键，“B”键为“=”键。
二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。
2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。
三、实验说明1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。
2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。
3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。
行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。
行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。
然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。
这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。
由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。
行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。
单片机矩阵键盘原理
单片机矩阵键盘原理单片机矩阵键盘是一种常见的输入装置，它可以实现对数字、字母、符号等不同类型的输入，是单片机控制系统中不可或缺的一部分。
下面详细介绍单片机矩阵键盘的原理。
1. 键盘的基本原理键盘是一种能够将人体按压的操作转换成电信号输出的输入设备。
它由按键、矩阵电路和接口电路等多个部分组成。
其中最关键的是矩阵电路，它起到了连接按键和接口电路的桥梁作用。
2. 矩阵电路的构成矩阵电路主要由行列式组成，其中行和列的数量决定了键盘能够输入的按键数量。
例如一个4行4列的矩阵电路可以连接16个按键。
3. 按键的工作原理按键的工作原理是利用按键触点的开闭状态来变换电路状态，进而实现输入信号的转换。
按键的触点现在主要分为二态和三态两种，二态触点只能够开闭两种状态，而三态触点则可以在按键未按下、按下瞬间和按下保持三个状态之间变换。
在设计矩阵电路时需要根据按键的触点类型进行对应的接线方式。
4. 矩阵键盘的工作流程单片机矩阵键盘的工作流程主要包括按键扫描、按键代码转换和按键响应处理三步。
按键扫描的原理是利用矩阵电路的行列结构来进行扫描，每次扫描只需要对一个行和一个列进行检测，判断当前按键是否被按下。
如果检测到按键被按下，则会对应生成相应的按键代码，并将其发送到单片机系统进行处理。
5. 按键的编程实现在单片机的程序中，实现矩阵键盘的输入需要用到外部中断和定时器两个功能模块。
其中定时器用于产生定时器中断，从而保证按键信号的稳定性和准确性；而外部中断则在扫描矩阵电路时检测按键是否被按下，用于触发中断并响应按键事件。
总的来说，单片机矩阵键盘的原理涉及到电路接线、按键触点类型、按键扫描算法以及编程实现等多个方面。
在设计和实现过程中需要考虑多种因素，才能确保键盘输入的可靠性和稳定性。
单片机4×4矩阵键盘设计方案
1、设计原理(1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。
(2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。
2、参考电路图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图3、电路硬件说明(1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。
(2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。
4、程序设计内容(1)4×4矩阵键盘识别处理。
(2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。
矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。
键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。
键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。
5、程序流程图(如图14.3所示)6、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUALCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00HRET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;;PANDUAN: MOV P3,#0FFHCLR P3.4MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MS JZ SW1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0 LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4 LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8 LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MS JZ SW2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K5 MOV COUNT,#1 LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5 LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9 LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MS JZ SW3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2 LJMP DKK9: CJNE A,#0DH,KA MOV COUNT,#6 LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,KDMOV COUNT,#3LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7LJMP DKKE: CJNE A,#0BH,KF MOV COUNT,#11 LJMP DKKF: CJNE A,#07H,KG MOV COUNT,#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A,COUNTMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSK: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ SKRET;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5,LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END7、C语言源程序#includeunsigned char code table[]={0x3f,0x66,0x7f,0x39,0x06,0x6d,0x6f,0x5e,0x5b,0x7d,0x77,0x79,0x4f,0x07,0x7c,0x71};void main(void){ unsigned char i,j,k,key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:key=3;break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有,显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;case 0x0d:key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下//i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--) for(k=200;k>0;k--); i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}8、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。
单片机矩阵键盘接口设计
在单片机 应用系 统中通 常都要 有 人 —机 对话功能 。人—机 对话的 中间桥梁 是键盘 ， 盘就 是一组按 键 的集 合 ， 人 员可 以通过 键盘 输 键 操作 入数 据或 命令 ， 现简单 的人机 通讯 。键 盘分 编码键 盘和非 编码键 盘 ， 实 键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现并产生编号或键值的称 为编码 键 盘 ， ： Ｓ 码键 盘 、Ｃ 如 Ａ ＣⅡ Ｂ Ｄ码键 盘 等 ； 靠软 ｒ识 别的称 为非 编 牛 码键盘 。 本文侧 重讨论键 盘接 口处 理的 内容 、 三种控制方 式和— 个典 型 矩阵键 盘接 口程 序设计 。 １键 盘接 口处理 的内容 １ ． 键扫描 １按 键盘 大都采 用按 行 、 列的矩 阵开 关结 构， 结构 可 以减少硬 列排 这种 件 和连线 。常 用按键 扫描识 别方 法有 行扫描 法 （ ｒ ｃｎｉｇ￣ Ｒ － ａｎｎ） Ｓ
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图 １
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１Ｈ Ｂ
１Ｈ Ｃ
ＩＨ Ｄ
１Ｈ Ｅ
１Ｈ Ｆ
表 １
Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３
向下的顺序编排的， 这样安排， 使键码可以根据行号列号 以查表求得 ，
也可 以通过计算得 到 。 按下表 所示 的键 码编排规律 ， 行的首号依 次是 各 ＯＨ、８ ＩＨ、８ 如列 号按 Ｏ Ｏ ０Ｈ、Ｏ １Ｈ， 一 ＿ 顺 序 ， 键码 的计 算公 式 为 ： ７ 则 键 码＝亍 彳首号＋ 列号 ４键释放 计算 键码之后 ， 以延时后进 行 扫描 的方法等待 释放 。 再 等待键 释放 是为 了保证键 的一 次闭合 仅进 行一次 处理 。 ２键盘 工作 方式 键盘接 口。 一般采 用行列 式键盘 主 要有 编程 扫描 ＇ 定时扫 描和 中断 扫描方 式有三种 ： ２１编程 扫描方 式： Ｃ Ｕ空 闲时’ 键盘判 断有无 键按 下． 般 当 Ｐ 扫描 一 应具备 以下几个功 能 ：１判断键 盘上有无键 按下 。（） （） ２去除键 抖动 的影 响。（ ） 描键盘 。（） ３扫 ４别闭合 的键是 否十放 。
单片机矩阵键盘
汇报人： 202X-01-04
contents
目录
• 单片机矩阵键盘概述 • 单片机矩阵键盘硬件设计 • 单片机矩阵键盘软件编程 • 单片机矩阵键盘调试与测试 • 单片机矩阵键盘优化与扩展
01 单片机矩阵键盘 概述
定义与特点
定义
单片机矩阵键盘是一种由行线和 列线组成的键盘，通过按键的行 和列交叉点来识别按键。
用于显示输入的信息或状态， 如数码管、液晶显示屏等。
电源模块
为整个系统提供稳定的电源， 保证系统的正常工作。
电路连接
01
矩阵键盘的行线和列线分别连接到单片机的输入/输出端口，通 过软件扫描方式检测按键状态。
02
单片机控制模块与显示模块连接，将需要显示的信息传输给显
示模块。
电源模块为整个系统提供稳定的电源，保证系统的正常工作。
在通讯设备领域，单片机矩阵键盘可以用 于手机、电话等设备的操作面板，实现拨 号、挂断等功能。
பைடு நூலகம்
02 单片机矩阵键盘 硬件设计
硬件组成
01
02
03
04
矩阵键盘模块
由行线和列线组成的键盘矩阵 ，按键被安排在行线和列线的
交叉点上。
单片机控制模块
用于接收和处理来自矩阵键盘 的信号，控制整个系统的运行
。
显示模块
软件编程
编写单片机程序，用于扫描矩阵键盘并识 别按键按下事件。
测试方法
按键响应时间测试
测试从按键按下到单片机响应 的时间，确保在合理范围内。
按键防抖测试
测试按键防抖功能是否正常， 即在按键按下和释放时是否能 够正确识别。
多键同时按下测试
测试在多个按键同时按下时， 单片机是否能够正确识别并处 理。
单片机课程设计——利用矩阵键盘来控制1602液晶显示器的显示设计
《单片机原理及应用课程设计》报告——利用矩阵键盘来控制1602液晶显示器的显示设计2011年12 月7 日目录1.课程设计的目的12.课程设计的要求3.硬件设计3.1设计思想3.2主要元器件介绍3.3.功能电路介绍3.31 1602液晶显示器3.32 3*4矩阵键盘（1）矩阵式键盘的结构与工作原理（2）矩阵式键盘的按键识别方法4.软件设计4.1设计思想4.2软件流程图4.3源程序：5.调试运行6.设计心得体会：1.课程设计目的1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力；1.3学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法；1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。
2.课程设计要求2.1在3*4矩阵键盘上输入信息2.2在1602芯片上显示时间信息。
2.3显示数据的设计与变换3.硬件设计3.1设计思想在3*4矩阵键盘上输入信息，通过中央处理器处理信息，再通过1602液晶显示器显示信息。
3.2主要元器件介绍（1）电源电路（2）STC89C82RC单片机一块。
（3）1602液晶显示器一块（4）杜邦线若干。
（5）3*4矩阵键盘3.3.功能电路介绍3.31 1602液晶显示器液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。
1602可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。
1602外观如下图所示1602引脚说明注意事项：从该模块的正面看，引脚排列从右向左为：15脚、16脚，然后才是1－14脚(线路板上已经标明)。
VDD：电源正极，4.5－5.5V，通常使用5V电压；VL：LCD对比度调节端，电压调节范围为0－5V。
4×4矩阵键盘在单片机中的应用(Proteus)
4×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用基于Proteus仿真1、4×4矩阵键盘的工作原理如下图所示，4×4矩阵键盘由4条行线和4条列线组成，行线接P3.0－P3.3，列线接P3.4－P3.7，按键位于每条行线和列线的交叉点上。
按键的识别可采用行扫描法和线反转法，这里采用简单的线反转法，只需三步。
第一步，执行程序使X0~X3均为低电平，此时读取各列线Y0~Y3的状态即可知道是否有键按下。
当无键按下时，各行线与各列线相互断开，各列线仍保持为高电平；当有键按下时，则相应的行线与列线通过该按键相连，该列线就变为低电平，此时读取Y0Y1Y2Y3的状态，得到列码。
第二步，执行程序使Y0~Y3均为低电平，当有键按下时，X0~X3中有一条行线为低电平，其余行线为高电平，读取X0X1X2X3的状态，得到行码。
第三步，将第一步得到的列码和第二步得到的行码拼合成被按键的位置码，即Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3（因为行线和列线各有一条为低电平，其余为高电平，所以位置码低四位和高四位分别只有一位低电平，其余为高电平）。
当0键按下时，行线X0和列线Y0为低电平，其余行列线为高电平，于是可以得到0键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为0111 0111，即0X77。
当5键按下时，行线X1和列线Y1为低电平，其余行列线为高电平，于是可得到5键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为1011 1011，即0XBB。
全部矩阵键盘的位置码如下：2、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（一）如下图所示，运行程序时，按下任一按键，数码管会显示它在矩阵键盘上的序号0~F，并且蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音。
此处采用线反转法识别按键。
C程序如下：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit buzzer=P1^0;uchar code dis[]= //0~9，A~F的共阳显示代码{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E};uchar code tab[]= //矩阵键盘按键位置码{0x77,0xb7,0xd7,0xe7,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7e,0xbe,0xde,0xee};void delay(uint x) //延时函数{uchar i;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}uchar scan() //矩阵键盘扫描函数，得到按键号，采用线反转法{uchar a,b,c,i;P3=0XF0; //P3口输出11110000a=P3; //读取列码delay(10); //防抖延时10msP3=0X0F; //P3口输出00001111b=P3; //读取行码c=a+b; //得到位置码for(i=0;i<16;i++)if(c==tab[i])return i; //查表得到按键序号并返回return -1; //无按键，则返回-1}void beep() //蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音{ uchar i;for(i=0;i<100;i++){buzzer=~buzzer;delay(1);}buzzer=0;}void main(){uchar key;buzzer=0; //关闭蜂鸣器while(1){key=scan(); //得到按键号if(key!=-1) //有按键则显示，并且蜂鸣器发出声音{P0=dis[key];beep();delay(100);}}}Proteus仿真运行结果如下：3、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（二）如下图所示，运行程序时，按下的按键键值越大，点亮的LED灯越多，例如，按下1号键时，点亮一只LED灯，按下2号键时，点亮两只LED灯，按下16号键时，点亮全部LED 灯。
基于单片机4X4矩阵键盘控制数码管显示的Proteus仿真
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 P2.6 28 P2.7
10 11 12 13 14 15 16 17
K0
K1
K4
K5
K8
K9
KC
KD
图 3-2：当按下 K4 键时，数码管显示数字‘4’
软件设计方面，我感觉到在编写循环嵌套程序时非常容易出错，需要反复的查错 和耐心的调试。我虽然能够编写出程序，其可读性却有待于提高。
经过这次仿真设计，我对 51 系统的单片机内部构造的了解认识有了一定程度的提 高。我体会到做设计是一项细致的工作，必须要投入时间及精力，要有耐心有韧性。
我相信这几次的仿真设计会为我以后的发展打下一定的基础，我会更加努力，争取 自己在单片机的开发上有更深层次的提高，与此同时经过此次仿真，锻炼了团队协作 能力。
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 P2.6 28 P2.7
10 11 12 13 14 15 16 17
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