矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式
键盘工作原理
键盘工作原理标题：键盘工作原理引言概述：键盘作为人机交互的重要设备，其工作原理是如何实现的呢？本文将从键盘的基本结构和原理出发，详细介绍键盘的工作原理。
一、基本结构1.1 键盘按键键盘上的按键是键盘的核心部件，通过按下按键来输入字符或命令。
1.2 电路板键盘内部的电路板负责传输按键输入的信号。
1.3 连接线连接键盘和计算机的传输线，传输按键输入信号。
二、扫描方式2.1 矩阵扫描键盘通过矩阵扫描的方式来检测按键的状态。
2.2 行扫描键盘先扫描行，确定按下的是哪一行的按键。
2.3 列扫描确定按下的是哪一列的按键，从而确定具体按下的按键。
三、按键信号传输3.1 按键编码键盘将按键编码成数字信号，传输给计算机。
3.2 USB接口现代键盘通常采用USB接口传输按键信号。
3.3 无线传输部分键盘采用无线传输技术，通过蓝牙或RF信号传输按键信号。
四、按键反馈4.1 机械键盘机械键盘通过按键下沉和弹起来提供按键反馈。
4.2 薄膜键盘薄膜键盘通过薄膜开关来提供按键反馈。
4.3 触摸键盘触摸键盘通过触摸板或触摸屏来提供按键反馈。
五、多媒体功能5.1 快捷键键盘上的快捷键可以实现快速操作，如音量调节、播放暂停等。
5.2 定制功能部分键盘支持定制功能，用户可以根据需求自定义按键功能。
5.3 RGB灯效一些游戏键盘支持RGB灯效，通过软件调节灯效来提升用户体验。
总结：通过以上介绍，我们可以了解到键盘的工作原理是通过按键输入、信号传输、按键反馈等多个环节来实现的，不同类型的键盘在工作原理上也有所不同，但都是为了更好地满足用户的需求。
键盘作为计算机的重要输入设备，其工作原理的了解对我们更好地使用键盘具有重要意义。
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。
矩阵式键盘工作原理
矩阵式键盘工作原理矩阵式键盘通常由多个按键组成一个矩阵结构。
每个按键都与矩阵的特定位置相对应，并且每个按键都有一个唯一的标识符。
矩阵式键盘通常由行和列构成，行与列之间通过导线相连。
矩阵式键盘的工作原理基于按键的位置，并且利用行与列之间的连线来检测按键是否被按下。
当按键未被按下时，矩阵式键盘的每个按键都将断开。
当按下一些按键时，按键的金属接点会触碰到与之相对应的导线，导致行与列之间形成电连接。
这导致通过电流流过，形成一个闭合电路。
这一电路可以被接收器感应到，并识别为一些按键被按下。
典型的矩阵式键盘电路由一个控制器和一个扫描矩阵组成。
控制器对行和列的导线进行扫描，确定按键是否被按下。
扫描矩阵是键盘上每个按键的布线结构，它允许控制器独立地访问每个按键。
控制器在扫描矩阵中的每个行导线上施加高电平信号，然后依次扫描每个列导线，以检测每一行上是否有按键被按下。
当控制器检测到一个按键被按下时，它将相应的行和列组合起来，以确定按下的按键的位置。
为了准确识别按键，矩阵式键盘电路通常采用消除键盘“反弹”的技术。
按键反弹是指按键被按下后，金属接点可能会在一段时间内反弹，导致多次电连接。
为了避免这种情况，电路通常会在检测到按键按下之后，延时一段时间再次检测。
矩阵式键盘的工作原理不仅适用于小型键盘，还适用于更大的键盘布局，如标准计算机键盘。
在这种情况下，矩阵式键盘可由多个矩阵组成，每个矩阵对应一个键盘的一部分。
整个键盘上的按键被编码为多个矩阵上的位置，并通过相应的扫描和检测进行识别。
总结起来，矩阵式键盘通过行和列之间的电连接来检测按键是否被按下。
控制器和扫描矩阵的结合使用，可以实现对键盘上多个按键的检测。
通过消除按键的反弹并进行适当的延时，矩阵式键盘可以提供准确和可靠的按键输入。
这使得它成为广泛应用于各种电子设备中的一种常见输入方式。
矩阵键盘扫描原理
矩阵键盘扫描原理矩阵键盘是一种常见的输入设备，广泛应用于各种电子产品中，如计算机、手机、电视遥控器等。
它的原理是通过矩阵扫描技术来实现按键的检测和识别。
下面我们将详细介绍矩阵键盘的扫描原理。
首先，我们来了解一下矩阵键盘的结构。
矩阵键盘由若干行和若干列按键组成，每个按键都与一个行线和一个列线相连接。
当按下某个按键时，对应的行线和列线会发生连接，从而形成一个按键闭合的电路。
在正常情况下，行线和列线是断开的，不会导通。
为了检测按键的状态，需要通过矩阵扫描的方式来逐个检测每个按键。
扫描的原理是通过逐行逐列地扫描按键，从而确定哪些按键被按下。
具体来说，扫描的过程是这样的，首先，将所有的列线拉低，然后逐行地扫描每一行，检测每一行上的按键是否被按下。
如果某一行上有按键被按下，那么对应的列线和行线就会连接，从而形成一个闭合的电路。
通过这种方式，可以逐个检测每一个按键的状态。
在实际应用中，为了提高扫描的效率，通常会采用按键去抖技术和扫描周期的优化。
按键去抖技术是为了解决按键在按下和松开的过程中会产生抖动现象的问题，通过软件或硬件的方式来滤除抖动信号，从而确保按键状态的稳定性。
扫描周期的优化则是为了减少扫描的时间，提高系统的响应速度。
总的来说，矩阵键盘的扫描原理是通过逐行逐列地扫描按键，从而确定按键的状态。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的按键检测和识别，从而为用户提供良好的输入体验。
总结一下，矩阵键盘扫描原理是通过逐行逐列地扫描按键，从而确定按键的状态。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的按键检测和识别，为用户提供良好的输入体验。
希望本文能够帮助大家更好地理解矩阵键盘的工作原理。
矩阵式键盘工作原理
矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的结构与工作原理：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，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
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，所有的输出端都是高电平，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。
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。
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。
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。
行列式扫描键盘的工作原理
行列式扫描键盘的工作原理
行列式扫描键盘是一种常用的键盘输入方式，它的工作原理如下： 1. 键盘上的按键与行和列相交叉，形成一个矩阵结构。
每个按
键都与矩阵中的某个行和某个列相交叉。
2. 键盘控制芯片采用行列式扫描的方式扫描矩阵中的每个行和
每个列，以检测有没有按键按下。
3. 在扫描时，先将所有行置为高电平状态，然后逐个检测每一
列是否有低电平输入。
如果有，则说明该列对应的按键被按下了。
4. 检测完所有列之后，将所有列置为高电平状态，然后逐个检
测每一行是否有低电平输入。
如果有，则说明该行对应的按键被按下了。
5. 通过扫描得到具体被按下的按键后，键盘控制芯片会将其编
码并传输给计算机，使计算机能够识别出具体按下的按键。
总之，行列式扫描键盘就是通过不断扫描键盘矩阵中的行和列，来判断哪些按键被按下了，并将其传输给计算机，从而实现键盘输入的功能。
矩阵键盘工作原理
矩阵键盘工作原理
矩阵键盘是一种广泛应用的按键组合，以矩阵的方式组织的，最常见的是4×4的按键矩阵，每个按键都有两个电路：一个是水平线，一个是垂直线。
当用户按下某个按键时，水平线和垂直线就会连接起来，电路就会触发，从而橙色电流流过矩阵键盘，其他按键就不会产生电流。
电路控制器可以检测到按键，并将按键的位置发送至电脑。
每个按键都有唯一的位置码，可以控制程序中输入的字符或功能。
矩阵键盘的工作原理可以归结为以下几个步骤：首先，将16个按键分别由水平线和垂直线连接形成一个矩阵。
其次，当按下某个按键时，水平线和垂直线就会连接，从而产生电流。
然后，电路控制器检测到按键，从而将该按键的位置发送给电脑。
最后，电脑根据按键的位置码，对输入的字符或功能进行控制。
扫描按键原理
扫描按键原理
扫描按键原理是一种常见的输入设备工作原理，常用于电脑键盘、手机触摸屏等设备中。
扫描按键原理的基本思想是通过周期性地扫描每个按键，来检测按键是否被按下。
具体的工作流程如下：
1. 首先，将所有按键连接到一个键盘矩阵中。
键盘矩阵由若干列和若干行组成，按键与对应的行和列交叉连接。
2. 然后，将每一列设置为输入状态，每一行设置为输出状态。
3. 系统开始扫描按键时，首先将第一列置为高电平，然后逐行读取输入状态。
如果某一行的输入状态为低电平，说明该行对应的按键被按下。
4. 当检测到按键按下后，系统将记录下所在的行和列信息，并执行相应的操作。
5. 接下来，系统继续将下一列置为高电平，继续扫描按键直到所有列都被扫描完毕。
6. 扫描完成后，系统会根据之前记录的按键信息，来判断哪些按键被按下，并进行相应的响应。
通过周期性的扫描方式，系统可以实时检测按键的状态，并进行相应的处理，从而实现按键输入的功能。
需要注意的是，扫描按键原理存在一定的延迟，因为需要不断地扫描每个按键。
为了提高响应速度，可以通过优化扫描速度或者使用中断方式来减少延迟。
总之，扫描按键原理是一种常用的输入设备工作原理，通过周期性扫描按键的方式来检测按键状态，并进行相应的处理。
它在各种电子设备中被广泛应用，为用户提供便捷的操作体验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
来源：《AVR 单片机嵌入式系统原理与应用实践》M16 华东师范大学电子系 马潮 当键盘中按键数量较多时，为了减少对 I/O 口的占用，通常将按键排列成
矩阵形式，也称为行列键盘，这是一种常见的连接方式。矩阵式键盘接口见图 9-7 所示，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。当键被按下时，其交 点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU 通过检测行 或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。
图 9-7 为一个 4 x 3 的行列结构，可以构成 12 个键的键盘。如果使用 4 x 4 的行列结构，就能组成一个 16 键的键盘。很明显，在按键数量多的场合，矩 阵键盘与独立式按键键盘相比可以节省很多的 I/O 口线。
矩阵键盘不仅在连接上比单独式按键复杂，它的按键识别方法也比单独式 按键复杂。在矩阵键盘的软件接口程序中，常使用的按键识别方法有行扫描法和 线反转法。这两种方法的基本思路是采用循环查循的方法，反复查询按键的状态， 因此会大量占用 MCU 的时间，所以较好的方式也是采用状态机的方法来设计， 尽量减少键盘查询过程对 MCU 的占用时间。
key_return = K1_1; break; case 0b00001101: key_return = K1_2; break; case 0b00001011: key_return = K1_3; break; case 0b00010110: key_return = K2_1; break; case 0b00010101: key_return = K2_2; break; case 0b00010011: key_return = K2_3; break; case 0b00100110: key_return = K3_1; break; case 0b00100101: key_return = K3_2; break; case 0b00100011: key_return = K3_3; break;
进行扫描检测。一旦检测到有键按下（key_value），立即停止键盘的扫描， 状态转换到状态 1。注意此时变量 key_value 中保存着读到的列线输入值， 而且该行线低电平的输出是保持不变的。 √ 状态 1，消抖处理和键盘编码。再次检测键盘列线的输入，并与状态 0 时的 key_value 比较，不相等则返回状态 0，实现了消抖处理。相等则确认该键 的输入，进行键盘编码和设置函数的返回值，状态转化到状态 2。 √ 状态 2，等待按键释放。控制 PD3-PD6，4 根行线全部输出低电平，检测 3 根列线输入全部为高电平（无按键按下）时状态返回到状态 0。 读者在阅读该段程序时，请注意 key_mask、key_value、key_line 的作和用
有无低电平出现。只要有低电平出现，则说明有键按下（实际编程时，还要 考虑按键的消抖）。如读到的都是高电平，则表示无键按下。 √ 在确认有键按下后，需要进入确定具体哪一个键闭合的过程。其思路是：依
次将行线置为低电平，并检测列线的输入（扫描），进而确认是具体的按键 位置。如当 PD5 输出低电平时（PD3=1、PD4=1、PD5=0、PD6=1），测到 PD1 的输入为低电平（PD0=1、PD1=0、PD2=1），则可确认按键 K3-2 处于闭合 状态。通过以上分析可以看出，MCU 对矩阵键盘的按键识别，是采用扫描 方式控制行线的输出和检测列线输入的信号相配合实现的。 √ 矩阵按键的识别仅仅是确认和定位了行和列的交叉点上的按键，接下来还要 考虑键盘的编码，即对各个按键进行编号。在软件中常通过计算的方法或查 表的方法对按键进行具体的定义和编号。 在单片机嵌入式系统中，键盘扫描只是 MCU 的工作内容之一。MCU 除了 要检测键盘和处理键盘操作之外，还要进行其他事物的处理，因此，MCU 如何 响应键盘的输入需要在实际系统程序设计时认真考虑。 通常，完成键盘扫描和处理的程序是系统程序中的一个专用子程序，MCU 调 用该键盘扫描子程序对键盘进行扫描和处理的方式有三种：程序控制扫描、定时 扫描和中断扫描。 √ 程序控制扫描方式。在主控程序中的适当位置调用键盘扫描程序，对键盘进 行读取和处理。 √ 定时扫描方式。在该方式中，要使用 MCU 的一个定时器，使其产生一个 10ms 的定时中断，MCU 响应定时中断，执行键盘扫描，当在连续两次中 断中都读到相同的按 √ 键按下（间隔 10ms 作为消抖处理），MCU 才执行相应的键处理程序中断 方式。使用中断方式时，键盘的硬件电路要做一定的改动，增加一个按键产 生中断信号的输入线，当键盘有按键按下时，键盘硬件电路产生一个外部的 中断信号， MCU 响应外部中断，进行键盘处理。 下面我们介绍基于状态机并采用定时键盘扫描的键盘处理系统的设计方法。
下面以图 9-7 为例，介绍采用行扫描法对矩阵键盘进行判别的思路。图 9-7 中，PD0、PD1、PD2 为 3 根列线，作为键盘的输入口（工作于输入方式）。PD3、 PD4、PD5、PD6 为 4 根行线，工作于输出方式，由 MCU（扫描）控制其输出 的电平值。行扫描法也称为逐行扫描查询法，其按键识别的过程如下。 √ 将全部行线 PD3－PD6 置低电平输出，然后读 PD0－PD2 三根输入列线中
例 9.3 简单电话拨号键盘的设计
1 ）硬件电路
在这个例子中，结合图 9-7 的硬件电路和图 9-8 定义的键盘，实现一个简
单的电话拨号键盘。系统由 PA、PC 口控制的 8 个 LED 数码管和 PD 口的 4*3
键盘组成，系统上电时，8 个 LED 数码管显示“--------”8 条横线，每按下一个
// 输出行线电平 // 必须送 2 次！！！（注 1 // 读列电平 // 没有按键，继续扫描
// 有按键，停止扫描 // 转消抖确认状态
// 再次读列电平， // 与状态 0 的相同，确认按键 // 键盘编码，返回编码值
case 0b01000110:
key_return = K4_1;
break;
}
系统主程序应每隔 10ms 调用该键盘接口函数 read_keyboaed()，函数返回 值为 255 时表示无按键按下。检测和确认按键按下时，函数返回值为 0 到 11 之间的一个，该返回值已经是经过了键盘编码的值。
键盘接口函数 read_keyboaed()是基于状态机实现的，将键盘扫描处理过程 化分成三个状态，每个状态的功能为： √ 状态 0，键盘扫描检测。控制 PD3-PD6，4 根行线逐行输出低电平，对键盘
// 扫描键盘
{
PORTD = ~key_line; PORTD = ~key_line;
key_value = Key_mask & PIND; if (key_value == Key_mask)
key_line <<= 1; else {
key_state++; break; } } break; case 1: if (key_value == (Key_mask & PIND)) { switch (key_line | key_value) { case 0b00001110:
File name
: demo_9_3.c
Chip type
: ATmega16
Program type
: Application
Clock frequency
: 4.000000 MHz
case 2:
// 等待按键释放状态
PORTD = 0b00000111; // 行线全部输出低电平
PORTD = 0b00000111; // 重复送一次
if ( (Key_mask & PIND) == Key_mask)
key_state=0;
// 列线全部为高电平返回状态 0
break;
}
return key_return;
号码后，原 8 位 LED 数码管的显示内容向左移动一位，最右边一位则显示键盘
上刚按下的数字（“*”键用“A”表示，“#”键用“b”表示）。要求：对键盘按
键操作的反应迅速而且无误，同时按键操作过程中应保证 LED 的扫
描显示均匀、连续不间断。
2）软件设计
/*********************************************
9.3.2 定时扫描方式的键盘接口程序
根据图 9-7，下面的键盘接口函数 read_keyboaed() 完成了对 4*3 键盘的扫 描识别和键盘的编码。编码键盘的定义使用 define 语句定义，键盘的形式类似 电话和手机键盘，如图 9-8 所示。
#define No_key 255 #define K1_1 1 #define K1_2 2 #define K1_3 3 #define K2_1 4 #define K2_2 5 #define K2_3 6 #define K3_1 7 #define K3_2 8 #define K3_3 9 #define K4_1 10 #define K4_2 0 #define K4_3 11 #define Key_mask 0b00000111
case 0b01000101:
key_return = K4_2;
break;
case 0b01000011:
key_return = K443;;
// 转入等待按键释放状态
}
else
key_state--;
// 两次列电平不同返回状态 0，（消抖处理）
break;
因此，当编写程序读取 AVR 的 I/O 口 PINx 电平值时应注意： 当 I/O 口从输出方式改成输入方式后，应延时一个 CLK 再读。
当 I/O 外部引脚电平改变后，也要延时一个 CLK 后再读取。 在本例的键盘扫描程序中，根据扫描条件，首先改变行线输出的电平，如果