4×4矩阵键盘数码管显示 最简便易懂的键盘扫描方法
实验07：4X4键盘阵列扫描输入.pdf
键盘阵列扫描输入一、实验目的1. 进一步学习并掌握Quartus II设计的方法及步骤；2. 熟悉VHDL语言电路设计方法；3. 熟悉EACF型FPGA开发板，参见6.1节；4. 学习并掌握利用VHDL描述并设计电路的方法及步骤；5. 学习并掌握键盘阵列的扫描输入的方法及实现过程。
二、实验原理键盘阵列是一个由4×4的按键开关组成的阵列，可实现16种状态的输入。
4×4按键阵列的硬件连接原理如下图所示。
4X4键盘阵列其中VCC3.3为3.3V的正电源；BUTTON为4×4共16个按键,R为电阻。
而K_H_1、K_H_2、K_H_3、K_H_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的行信号；K_V_1、K_V_2、K_V_3、K_V_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的列信号，如下图所示。
键盘阵列与FPGA的连接另外，连接到FPGA的行列信号圴为3.3V的LVTTL电平标准：即电压小于0.8V为低电平，高于2.0V为高电平。
通过上述4×4按键阵列的硬件连接原理图可看出，行和列信号都通过10K的电阻上拉到3.3V的电源，也就是说如果FPGA通过对应的IO引脚来读取4×4按键阵列的行和列信号，得到的全部为高电平“1”，即使按键按下时，读到的依然是高电平“1”。
那么如何在FPGA中判断4×4按键阵列中的哪个键按下呢？当然我们要实现按键输入的功能，就不能全部读取行和列的信号。
而应通过不断地输出扫描行（或列），再通过读取列（或行）的信号来判断哪个按键按下。
即：通过对4×4键盘阵列的4个行（或列）控制信号循环输出”1110、1101、1011、0111”，来驱动键盘阵列，紧接着读取相应的4个列（或行）信号。
通过读取的数据或状态来判断16个按键中哪个键被按下，并对其状态做编码输出。
此电路不停的工作，以便实时准确地获取键盘的输入状态，以供其它电路使用，从而实现了键盘阵列的扫描输入。
4×4键盘扫描程序开启原理及实例（精心整理）
4×4键盘扫描程序开启原理及实例（精心整理）单片机4*4键盘扫描程序时如何开启的？按照行顺序，一行一行的开启，如下图：4*4共16键，假设P0.0-P0.3为H0-H3，P0.4-P0.7为L0-L3（列) L0 L1 L2 L3(行) H0 0 1 2 3H1 4 5 6 7H2 8 9 A BH3 C D E F首先让H0 = 0，然后依次检测L0-L3，看那个键按下了，则对应的L0-L3为0，这样第一行检测结束。
比如扫描H0行时第一个键按下了，则L0=0，获得的P0=0xee，你也可以返回一个值，比如就是0，来代表第一个键（0）被按下，这样依次检测就扫描满16个键就行了。
4*4键盘扫描程序#include //包含头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char const dofly[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-Fuchar keyscan(void);void delay(uint i);void main(){uchar key;P2=0x00;//1数码管亮按相应的按键，会显示按键上的字符while(1){key=keyscan();//调用键盘扫描，switch(key){case 0x7e:P0=dofly[0];break;//0 按下相应的键显示相对应的码值case 0x7d:P0=dofly[1];break;//1case 0x7b:P0=dofly[2];break;//2case 0x77:P0=dofly[3];break;//3case 0xbe:P0=dofly[4];break;//4case 0xbd:P0=dofly[5];break;//5case 0xbb:P0=dofly[6];break;//6case 0xb7:P0=dofly[7];break;//7case 0xde:P0=dofly[8];break;//8case 0xdd:P0=dofly[9];break;//9case 0xdb:P0=dofly[10];break;//acase 0xd7:P0=dofly[11];break;//bcase 0xee:P0=dofly[12];break;//ccase 0xed:P0=dofly[13];break;//dcase 0xeb:P0=dofly[14];break;//ecase 0xe7:P0=dofly[15];break;//f}}}uchar keyscan(void)//键盘扫描函数，使用行列反转扫描法{uchar cord_h,cord_l;//行列值P3=0x0f; //行线输出全为0cord_h=P3&0x0f; //读入列线值if(cord_h!=0x0f) //先检测有无按键按下{delay(100); //去抖if(cord_h!=0x0f){cord_h=P3&0x0f; //读入列线值P3=cord_h|0xf0; //输出当前列线值cord_l=P3&0xf0; //读入行线值return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值}}return(0xff); //返回该值}void delay(uint i)//延时函数{while(i--);}以下为详细解释：假设按下的是S1键进行如下检测（4*4键盘）先在P3口输出p3 00001111低四位行会有变化cord_h =00001111&00001110 =00001110if !=00001111延时0.1uscord_h=00001110&00001111=00001110if !=00001111P3再输出11111110P3 =00001110|11110000=11111110输出高四位cord_l=P3&0xf0 //此时P3口就是输入值01111110 而不是上面的11111110cord_l=01111110&11110000=01110000cord_h+cord_l=00001110+01110000=01111110=0x7e //此编码即为S1的编码#include //包含头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char const table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-Fuchar keyscan(void);void delay(uint i);void main(){uchar key;P2=0x00;//1数码管亮按相应的按键，会显示按键上的字符while(1){key=keyscan();//调用键盘扫描，switch(key){case 0x7e:P0=table[0];break;//0 按下相应的键显示相对应的码值case 0x7d:P0=table[1];break;//1case 0x7b:P0=table[2];break;//2case 0x77:P0=table[3];break;//3case 0xbe:P0=table[4];break;//4case 0xbd:P0=table[5];break;//5case 0xbb:P0=table[6];break;//6case 0xb7:P0=table[7];break;//7case 0xde:P0=table[8];break;//8case 0xdd:P0=table[9];break;//9case 0xdb:P0=table[10];break;//acase 0xd7:P0=table[11];break;//bcase 0xee:P0=table[12];break;//ccase 0xed:P0=table[13];break;//dcase 0xeb:P0=table[14];break;//ecase 0xe7:P0=table[15];break;//f}}}uchar keyscan(void)//键盘扫描函数，使用行列反转扫描法{ uchar cord_h,cord_l;//行列值P3=0x0f; //行线输出全为0cord_h=P3&0x0f; //读入列线值if(cord_h!=0x0f) //先检测有无按键按下{delay(100); //去抖cord_h=P3&0x0f; //读入列线值if(cord_h!=0x0f){P3=cord_h|0xf0; //输出当前列线值cord_l=P3&0xf0; //读入行线值return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值}}return(0xff); //返回该值}void delay(uint i)//延时函数{while(i--);}在P3口做的键盘你的去抖检测没有做好通过电平输入来引发中断，必须是由P3.2或P3.3引脚输入，这样才能触发中断。
单片机课程设计---4×4矩阵式键盘识别显示电路的设计
《单片机原理及应用》课程设计题目：4×4矩阵式键盘与单片机连接与编程专业：测控技术与仪器班级：机电082-1 姓名：学号：指导老师：组员：( 2011.7 .13)目录第1节引言 (2)1.1 4*4矩阵式键盘系统概述 (2)1.2 本设计任务和主要内容 (3)第2节系统主要硬件电路设计 (4)2.1 单片机控制系统原理 (4)2.2 单片机主机系统电路 (5)2.2.1 时钟电路 (8)2.2.2 复位电路 (8)2.2.3 矩阵式键盘电路 (8)2.3 译码显示电路 (9)第3节系统软件设计 (13)3.1 软件流程图 (13)3.2 系统程序设计 (14)第4节结束语 (17)参考文献 (18)第一节引言矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。
单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。
1.1 4*4矩阵式键盘识别显示系统概述矩阵式键盘模式以N个端口连接控制N*N个按键，实时在LED数码管上显示按键信息。
显示按键信息，既降低了成本，又提高了精确度，省下了很多的I/O端口为他用，相反，独立式按键虽编程简单，但占用I/O口资源较多，不适合在按键较多的场合应用。
并且在实际应用中经常要用到输入数字、字母、符号等操作功能，如电子密码锁、电话机键盘、计算器按键等，至少都需要12到16个按键，在这种情况下如果用独立式按键的话，显然太浪费I/O端口资源，为了解决这一问题，我们使用矩阵式键盘。
矩阵式键盘简介：矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为N*N个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
4×4矩阵式键盘按键
一、实验目的1.掌握4×4矩阵式键盘程序识别原理2.掌握4×4矩阵式键盘按键的设计方法二、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所示三、参考电路740)this.width=740" border=undefined>图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图740)this.width=740" border=undefined>图14.1 4×4键盘0-F显示740)this.width=740" border=undefined>图14.3 4×4矩阵式键盘识别程序流程图四、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五、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，查出该键的功能六、程序流程图(如图14.3所示)七、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 CHUSHIHUA LCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START ;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;; CHUSHIHUA: MOV COUNT#00H RET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;; PANDUAN: MOV P3#0FFHCLR P3.4MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MSJZ SW1MOV A P3ANL A#0FHCJNE A#0EH K1MOV COUNT#0LJMP DKK1: CJNE A#0DH K2MOV COUNT#4LJMP 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#0FHXRL 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#0FHXRL 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#0FHXRL 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#11LJMP DKKF: CJNE A#07H KG MOV COUNT#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A COUNT MOV DPTR#TABLE MOVC 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 R6D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H DB 7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H ;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END八、C语言源程序#include<AT89X51.H>unsigned char code table[]={0x3f0x660x7f0x390x060x6d0x6f0x5e0x5b0x7d0x770x790x4f0x070x7c0x71};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;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;key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}九、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。
51单片机4×4矩阵按键扫描方法
key=0xf0;//低四位为0
if(key==0xf0)//若无变化，证明按键松开
return 0;//返回0
else//否则，按键未松开
return 1;//返回1
}
//*********主函数*********//
int main()
{
key=0xff;//按键初始化
led=0xff;//关闭LED灯
//送至led显示
/*
eg：如果是第三行第二列按键按下
则第3个、第6（2列+4）个LED灯亮
如下图所示（Proteus仿真电路图）
*/
}
}
led_arry[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//数组定义，便于显示
//******检测是否有按键按下*****//
uchar Check_Button()
{
key=0x0f;//高四位为0
if(key==0x0f)//若无变化，证明无按键按下
return 0;//返回0
else//否则
return 1;//返回1
}
//********行检测********//
uchar Line[]={0x0e,0x0d,0x0b,0x07}; //那个按键按下，检测出的状态则对应数组中的第几个数
void Check_Line()
{
uchar i;
key=0x0f;//高四位为0
/*****4×4按键扫描******/
/***编程要点
1.首先检测是否有按键按下
2.若有按键按下，即进行行检测，列检测
3.行检测：高4位设为0，低4位为1，进行检测0x0f
数码管显示4×4键盘矩阵按键实验
5、4×4键盘矩阵按键实验一、实验目的及要求键盘实质上是一组按键开关的集合。
通常，键盘开关利用了机械触点的合、断作用。
键的闭合与否，反映在行线输出电压上就是呈高电平或低电平，如果高电平表示键断开，低电平则表示键闭合，反之也可。
通过对行线电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。
为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键有效，还必须消除抖动。
当按键较多时会占用更多的控制器端口，为减少对端口的占用，可以使用行列式键盘接口，本实验中采用的4×4键盘矩阵可以大大减少对单片机的端口占用，但识别按键的代码比独立按键的代码要复杂一些。
在识别按键时使用了不同的扫描程序代码，程序运行时LED灯组会显示相应按键的键值0~15的二进制数。
本实验中P2端口低4位连接是列线，高4位连接的是行线。
二、实验原理（图）三、实验设备（环境）：1、电脑一台2、STC-ISP（V6.85I）烧写应用程序3、Keil应用程序四、实验内容（算法、程序、步骤和方法）：#include<STC15F2K60S2.h> //此文件中定义了STC15系列的一些特殊功能寄存器#include"intrins.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code dsy_code[]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0 F,0xff};uchar Pre_keyno=16,keyno=16;void delayMS(char x){uchar i;while(x--)for(i=0;i<120;i++) ;}void keys_scan(){uchar tmp;P2=0x0f;delayMS(5);tmp=P2^0x0f;switch(tmp){case 1:keyno=0;break;case 2:keyno=1;break;case 4:keyno=2;break;case 8:keyno=3;break;default:keyno=16;}P2=0xf0;delayMS(5);tmp=P2>>4^0x0f;switch(tmp){case 1:keyno+=0;break;case 2:keyno+=4;break;case 4:keyno+=8;break;case 8:keyno+=12;break;}}main(){P0=0x00;while(1){P2=0xf0;if(P2!=0xf0)keys_scan();if(Pre_keyno!=keyno){P0=~dsy_code[keyno];Pre_keyno=keyno;}delayMS(50);}}五、实验结论（结果）：本实验实现了XXX功能，核心算法采用了XXX的方式，达到了预期目的。
4×4键盘扫描程序
键盘程序假设P2.0-P2.3为H0-H3，P2.4-P2.7为L0-L3 （列) L0 L1 L2 L3(行) H0 0 1 2 3H1 4 5 6 7H2 8 9 A BH3 C D E F首先，行为P2口的低四位，而列为高四位。
P0口为数码管输出口。
第一种思路就是逐行逐列判断法。
#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table[17] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf};//八段数码管对应0-F值. uchar temp;void Delay_1ms(uint i)//1ms延时{uint x, j;for(j=0;j<i;j++)for(x=0;x<=148;x++);}void delay()//消除按键抖动延时{int i,j;for(i=0; i<=10; i++)for(j=0; j<=2; j++);}uchar Keyscan(void){uchar i,j,row,col;temp=P2&0xf0;for(i=0; i<4; i++){if(!(temp&(0x10<<i)))row=i;}P2=0x0f;temp=P2&0x0f;for(j=0; j<4; j++){if(!(temp&(0x01<<j)))col=j;}return (row+col*4);}void Main(void){uchar Key_Value=16; //读出的键值uchar i=0;while(1){P2 = 0xf0;temp=P2;if(temp != 0xf0){Delay_1ms(80); //按键消抖if(temp != 0xf0){Key_Value = Keyscan();}Delay_1ms(350); //按键消抖}P0 = table[Key_Value];//P0口输出数据到数码管}次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。
矩阵式键盘控制数码管显示
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谢谢观赏！
二、工作原理
当扫描开始时, 首先将P1.7列初始值设置为低电平, 即P
3
三、程序流程图 ——主程序
开始
初始化
按键查询
YES
A=FFH?
NO
调用消除抖动子程序转Leabharlann 功能处理程序AAAA 1234
结束
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四、程序清单
独立式键盘控制灯移动程序.doc
5
五、实验板上测试
观察实验结果并记录: 按下不同按键开关，可以看到P0端口的
实训十一： 矩阵式键盘控制数码管显示
功能说明： 使用4*4矩阵式键盘控制第一个数码
管显示0~F。
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一、电路图
4条列线的一端分别与单片机P1口中的P1.4、 P1.5、 P1.6. P1.7 相接，另一端通过上拉电阻接到+5V电源上，平时使 列线处于高电平状态；而4条行线的一端分别与P1口中的 P1.0、 P1.1、 P1.2、 P1.3相接。16个按键设置在行、列 2 线交点上。
灯作不同方向的移动或闪烁，说明是在执 行不同功能键的处理程序。 按DL1键，亮灯从右向左移动 按DL2键，亮灯从左向右移动 按DL3键，左边4只灯与右边4只灯交替闪亮 按DL4键，8个灯闪烁
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码管显示0； 作业布置按下DL2,第二个数
码管显示1； 按下DL3,第三个数 码管显示2； 按下DL4,第四个数 码管显示3 。