键盘模块原理图
按键控制键盘检测原理与应用
按键控制键盘检测原理与应用 一、任务目标： 认知目标 1、 掌握按键分类及工作原理 2、 掌握IF 条件选择结构和使用方法 3、 掌握循环结构和使用原理 4、 掌握独立按键子函数的编写原理及方法 1、独立键盘 在简单的单片机应用系统中，往往只需要几个功能键就能满足要求， 此时，可采用独立 式按键结构。 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。独立式按键的典型应用如图 1.2.1 所示。 独立式按键示意图 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，因此， 在按键较多时，I/O 口线浪费较大，不宜采用。 程序开始，检测按键是否被按下，若按下，则移动机器人启动，未被按下，继续检测。 这里将程序分成三个部分，分别是延时子函数、按键子函数、主函数。 延时子函数，通过参数 t 设置延时时间；按键模块子函数需用到延时函数，对按键进行 消抖；主函数主要调用按键检测程序，实现对移动机器人的控制。程序流程图如图 1.2.2所 示 xnu Lnu Jnu L] iu lu o 1 3 4 5 6 - IL I 」 IL IL IL IL IL IL- PPPPFFPP 3 S-I
程序示例： 在编写程序开始的部分，将系统头文件“STC89C52RC.H ”包含进来，对常用的变量类 型进行宏定义，规划各函数和变量，对变量进行定义和初始化，对自定义子函数进行声明并添加相应标注，程序开始部分如下 sbit IN仁P1A0; sbit IN2=P1A1； Void key()； 编写主函数，在主函数中就是调用按键检测函数。 Void mai n() { key(); } 编写key()按键检测函数，按键按下，输出低电平，通过if语句检测低电平，延时10ms 后，再次检测，若检测为高电平，则表示为机械抖动，若检测到低电平表示按键按下。 Void key() { if(IN1==0) { delay_ms(10); if(IN 仁=0) { while(IN 仁=0); IN2=~IN2 ； } } } 在上面的程序中，就只有一个检查按键扫描的函数key()，key()函数是检查有没有按键
点阵型LCD 和矩阵键盘电路原理图
摘要：本文利用NiosII软核设计LCD和矩阵键盘接口，以中断代替查询完成对矩阵键盘的控制；设计点阵型LCD与NiosII的接口，实现对LCD中英文显示的支持。矩阵键盘控制和LCD接口均做成自定义外设组件，可重用、便于移植，体现了SOPC技术设计的优势。 引言 Altera公司在其FPGA中实现的Nios/NiosII 软核是最近几年提出的SOPC（System on a Programmable Chip，片上可编程系统）技术的应用代表，核心是在FPGA 上实现软硬件资源可编程、可配置、可裁减、可升级的系统。本文以NiosII 可重编程、可重配置用户外设组件的方法为指导，结合PDA 项目设计需要，设计制作了LCD 和矩阵键盘到FPGA 的接口，提出一种新的矩阵键盘和LCD 中英文二级字库显示的嵌入式实现方法，克服传统矩阵键盘软件设计麻烦且浪费CPU系统资源等缺点，降低系统中LCD支持中英文字显示的成本、功耗和控制复杂度，并且实现的组件和驱动程序具有可重用、便于移植等优点。 1. LCD 和矩阵键盘模组的硬件设计 本文采用的点阵型 LCD HY-12864E，分辨率为128×64，可显示16×16 的汉字32 个，16×8 的英文字符64 个，还支持图形显示。LCD 内部集成两块HD61202液晶控制器分别控制LCD 的左右半屏， HD61202 接口及功能如表1 所示。 HY-12864E 的接口信号可以很方便地连接到NiosII 开发板的FPGA 引脚上，外部需要 5V 单电源供电，内部集成电压变换电路产生-10V 电压VEE，VEE 通过10K 欧可调电阻连接到LCD 的Vo 端口提供负压控制点阵显示的亮度。由于FPGA 的IO 信号是3.3V电平，为了和LCD 的5V 电平对接，使用了总线收发芯片SN74LS245作缓冲处理。 矩阵键盘的电路比较简单，4×4 的按键有横竖各四根信号线。每行信号线与按键的一端相连，并且使用上拉电阻接到3.3V 电源上，同时使用0.1u法的去耦电容消除按键抖动；每列信号线与按键的另一端相连。电路原理图如图1 所示。
单片机矩阵键盘设计方案
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 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI ;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;; ORG 0100H START: LCALL CHUSHIHUA LCALL PANDUAN LCALL XIANSHI LJMP START ;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;
独立按键控制LED灯
项目五独立按键控制LED灯 1.掌握独立按键消抖原理 2.掌握独立按键接口电路设计 1.设计独立按键控制LED的硬件电路 2.编写程序分别实现按下按键1和按键2，LED灯闪烁方式不同 3.下载程序到单片机中，运行程序观察结果并进行软硬件的联合调试 键盘是常见的计算机输入设备，在单片机应用中，按键可以设置电子钟的时间；简易计算器中，按键可以输入数字；按键还可以实现单片机中两个不同功能程序切换。本项目要求两个按键分别实现LDE灯的不同闪烁方式，按键1按下时，8个LED灯从右向左依次点亮，按键2按下时，8个LED灯从左向右依次点亮。 本项目只需2个按键实现LED灯闪烁方式控制，因此按键接口电路设计成独立按键。独立按键即每个按键直接与单片机I/O端口连接，当按键按下和弹开时，单片机I/O端口呈现不同的电平。独立按键接口电路可以设计成当按键按下时，单片机I/O端口为高电平或者低电平，读者可以根据自己的需求自行设计。单片机应用中的独立按键多是机械弹性开关，在按键按下和弹开时，由于按键的机械特性，有抖动产生。消除抖动有硬件方式和软件方式，软件方式就是编程读取I/O端口电平时，产生一个5ms～10ms延时后，再次读取I/O端口电平，以确认按键是否按下或弹开。
1.独立按键与矩阵按键 键盘是实现人机交互的重要计算机输入设备,其中按键按照结构原理可分为两类,一类是触点式开关按键,如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。按键按照接口原理可分为编码键盘和非编码键盘，编码键盘是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘由软件来实现按键的识别。非编码键盘按连接方式可分为独立按键和矩阵按键。 独立按键特点是每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单，适合所需按键较少的场合。矩阵按键特点是电路连接复杂，软件编程较复杂，但I/O口利用率高，适合需要大量按键的场合。下图为常见独立按键和矩阵按键接口电路。 图独立按键接口电路与矩阵按键接口电路上图四个按键（常开触点开关）S1，S2，S3，S4分别与单片机的四个I/O端口连接。当按键没有按下时，四个I/O端口的电压为高电平；当按键按下
修订矩阵键盘的工作原理
修订矩阵键盘的工作原 理 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
4×4矩阵键盘的工作原理与编程51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。 一、硬件工作原理的简单介绍 该实验使用的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍： 1、4×4矩阵键盘的工作原理 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 图1为矩阵键盘电路图，行线接P1.4－P1.7，列线接P1.0－P1.3。 图1 矩阵键盘电路 图2 按键排列 2、数码管动态扫描显示电路 在ME300B开发系统中，采用了8位数码管动态扫描显示。它将所有数码管的8个段线相应地并接在一起，并接到 AT89S51的P0口，由P0口控制字段输出。而
各位数码管的共阳极由AT89S51的P2口控制Q20－Q27来实现8位数码管的位输出控制。 这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。 由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。 图3 数码管电路 数码管不同位显示的时间间隔可以通过调整延时程序的延时长短来完成。数码管显示的时间间隔也能够确定数码管显示时的亮度，若显示的时间间隔长，显示时数码管的亮度将亮些，若显示的时间间隔短，显示时数码管的亮度将暗些。若显示
矩阵键盘设计实验报告
南京林业大学 实验报告 基于AT89C51 单片机4x4矩阵键盘接口电路设计 课程机电一体化设计基础 院系机械电子工程学院 班级 学号 姓名 指导老师杨雨图 2013年9月26日
一、实验目的 1、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。 2、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。 3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。 5、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 二、实验要求 通过实训，学生应达到以下几方面的要求： 素质要求 1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。 2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立 工作能力。 能力要求 1.模拟电路的理论知识 2.脉冲与数字电路的理念知识 3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力 4.能熟练的编写8951单片机汇编程序 5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真 三、实验工具 1、软件：Proteus软件、keil51。 2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板 四、实验内容 1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格 元器件的作用。 2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序 3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 4、运用仿真软件对电路进行仿真。 五．实验基本步骤 1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。 3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状 态和按键开关的对应关系。 4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。 5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。 6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。 7、检查验证结果。
单片机独立按键和矩阵按键
单片机按键(独立按键和矩阵按键) 独立按键 常用的按键电路有两种形式，独立式按键和矩阵式按键，独立式按键比较简单，它们各自与独立的输入线相连接，如图8-6 所示。 图8-6 独立式按键原理图 4 条输入线接到单片机的IO 口上，当按键K1 按下时，+5V 通过电阻R1 然后再通过按键K1 最终进入GND 形成一条通路，那么这条线路的全部电压都加到了R1 这个电阻上，KeyIn1 这个引脚就是个低电平。当松开按键后，线路断开，就不会有电流通过，那么KeyIn1和+5V 就应该是等电位，是一个高电平。我们就可以通过KeyIn1 这个IO 口的高低电平来判断是否有按键按下。 这个电路中按键的原理我们清楚了，但是实际上单片机IO 口内部，也有一个上拉电阻的存在。我们的按键是接到了P2 口上，P2 口上电默认是准双向IO 口，我们来简单了解一下这个准双向IO 口的电路，如图8-7 所示。
图8-7 准双向IO 口结构图 首先说明一点，就是我们现在绝大多数单片机的IO 口都是使用MOS 管而非三极管，但用在这里的MOS 管其原理和三极管是一样的，因此在这里我用三极管替代它来进行原理讲解，把前面讲过的三极管的知识搬过来，一切都是适用的，有助于理解。 图8-7 方框内的电路都是指单片机内部部分，方框外的就是我们外接的上拉电阻和按键。这个地方大家要注意一下，就是当我们要读取外部按键信号的时候，单片机必须先给该引脚写“1”，也就是高电平，这样我们才能正确读取到外部按键信号，我们来分析一下缘由。 当内部输出是高电平，经过一个反向器变成低电平，NPN 三极管不会导通，那么单片机IO 口从内部来看，由于上拉电阻R 的存在，所以是一个高电平。当外部没有按键按下将电平拉低的话，VCC 也是+5V，它们之间虽然有2 个电阻，但是没有压差，就不会有电流，线上所有的位置都是高电平，这个时候我们就可以正常读取到按键的状态了。 当内部输出是个低电平，经过一个反相器变成高电平，NPN 三极管导通，那么
EDA矩阵键盘
实验十五矩阵键盘接口电路的设计 一、实验目的 1、了解普通4×4键盘扫描的原理。 2、进一步加深七段码管显示过程的理解。 3、了解对输入/输出端口的定义方法。 一、实验原理 实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就是用软件实现键盘扫描。作为一个嵌入系统设计人员，总是会关心产品成本。目前有很多芯片可以用来实现键盘扫描，但是键盘扫描的软件实现方法有助于缩减一个系统的重复开发成本，且只需要很少的CPU 开销。嵌入式控制器的功能能强，可能充分利用这一资源，这里就介绍一下软键盘的实现方案。 图15-1 简单键盘电路 通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关，并且用如图15-1 所示的简单电路，微处理器可以容易地检测到闭合。当开关打开时，通过处理器的I/O 口的一个上拉电阻提供逻辑1；当开关闭合时，处理器的/IO 口的输入将被拉低得到逻辑0。可遗憾的是，开关并不完善，因为当它们被按下或者被释放时，并不能够产生一个明确的1 或者0。尽管触点可能看起来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。当触点闭合时，其弹起就像一个球。弹起效果将产生如图15-2 所示的好几个脉冲。弹起的持续时间通常将维持在5ms～30ms 之间。如果需要多个键，则可以将每个开关连接到微处理器上它自己的输入端口。然而，当开关的数目增加时，这种方法将很快使用完所有的输入端口。
图15-2 按键抖动 键盘上阵列这些开关最有效的方法（当需要5 个以上的键时）就形成了一个如图15-3 所示的二维矩阵。当行和列的数目一样多时，也就是方型的矩阵，将产生一个最优化的布列方式（I/O 端被连接的时候）。一个瞬时接触开关（按钮）放置在每一行与线一列的交叉点。矩阵所需的键的数目显然根据应用程序而不同。每一行由一个输出端口的一位驱动，而每一列由一个电阻器上拉且供给输入端口一位。 图15-3 矩阵键盘 键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常高电平会被低电平拉低，如果读入的4行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。 获取到行值和列值以后，组合成一个8位的数据，根据实现不同的编码在对每个按键进行匹配，找到键值后在7段码管显示。 二、实验内容 本实验要求完成的任务是通过编程实现对4X4矩阵键盘按下键的键值的读取，并在数码管上完成一定功能（如移动等）的显示。按键盘的定义，按下“*”键则在数码管是显示“E”键值。按下“#”键在数码管上显示“F”键值。其它的键则按键盘上的标识进行显示。 在此实验中数码管与FPGA的连接电路和管脚连接在以前的实验中都做了详细说
单片机按键矩阵识别(含程序、原理图)
按键矩阵识别技术实验说明 如图2所示，把P1端口的8条I/O口分成4条列线4条行线交叉但不接触构成4×4键盘阵列，16个按键放置交叉位置，这样在单片机复杂系统需要较多按键时，这种接法可以节省单片机的硬件资源。 1．结合给出的电路原理图试分析4*4键盘矩阵识别原理，及LED动态扫描原理。（6分） 2．根据分析的键盘矩阵识别原理设计程序实现一下功能：当按下某个按键时在2个七段数码管上显示该按键的编号（注意考虑同时按下多个按键时程序处理过程）、按下某个按键使其弹起时对于消抖情况程序的处理。（9分）
2.0相关原理图如下：
3.0实验说明 本试验给了1-8键判断方法。按1-8键中任意键，则数码管显示该键编号。 想想怎样实现1-16个键的判断显示？ 参考程序见程序范例。 /************************************************************************ ****************** *描述: 按键距阵识别技术 *编写: 秦立春 *版本信息: V1.0 2008年4月20日 *说明: sp1,sp2,SP3跳线向右; ************************************************************************* *****************/ #include
X4扫描式矩阵键盘课程设计
X4扫描式矩阵键盘课程设计 (总13页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
4X4扫描式矩阵键盘课程设计 课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓名： DUKE 班级：电子1008班 学号： 10086 成绩： 日期： 2014年1月6日
摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 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，显示在LED数码管上。单片机控制依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。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
目录 第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：方案论证--------------------------------------------------------------- 第三章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------ 单片机控制系统原理----------------------------------------------------- 原理图绘制说明---------------------------------------------------------- 画出流程图---------------------------------------------------------------- 原理图绘制--------------------------------------------------------------- 第四章：系统程序的设计------------------------------------------------------ 程序的编写步骤-----------------------------------------------------------
用6个IO口实现的5×5按键矩阵的原理图
键盘 键盘输入作为最常用的输入设备仍有其不可替代的作用。 下面首先对传统键盘作一个简单的介绍。 (1) 传统键盘的介绍 键盘的结构通常有两种形式：线性键盘和矩阵键盘。在不同的场合下，这两种键盘均得到了广泛的应用。 线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键的一端与微机的一个I/O口相连。有多少个键就要有多少根连线与微机的I/O口相连，因此，只适用于按键少的场合。 矩阵键盘的按键按N行M列排列，每个按键占据行列的一个交点，需要的I /O口数目是N+M，容许的最大按键数是N×M。显然，矩阵键盘可以减少与微机接口的连线数，简化结构，是一般微机常用的键盘结构。根据矩阵键盘的识键和译键方法的不同，矩阵键盘又可以分为非编码键盘和编码键盘两种。 ① 非编码键盘 非编码键盘主要用软件的方法识键和译键。根据扫描方法的不同，可以分为行扫描法、列扫描法和反转法3种。 ② 编码键盘 编码键盘主要用硬件来实现键的扫描和识别，通常使用8279专用接口芯片，在硬件上要求较高。 (2) 新型键盘的硬件和软件实现 有些特殊情况下，在组成一个最小的单片机系统的过程中，由于通用的I/O 口有限，而又需要大量的按键输入，这就要求一种新的键盘结构，即用尽量少的I/O口实现尽可能多的键盘输入。经过分析，实际上用N+1个I/O口，辅以适当的接口电路，是可以实现N×N个按键的。现以6个端口实现5×5的按键为例来叙述。 如图1.3所示为用6个I/O口来实现25个按键的示意图。 图1.3 用6个I/O口实现的5×5按键矩阵的示意图 具体的物理实现电路如图1.4所示。由图1.3和图1.4可见，硬件部分分为两块：一块是普通键盘矩阵，另外一块是中断和接口电路，主要由相应数目的二极管和电阻组成。具体对6个I/O口的情况，实现5×5的按键矩阵的中断和接口电路(图1.4)共需要10只二极管、12只电阻和1只三极管。10只二极管按其在电路中所起的作用可分为两组：第一组包括D6、D7、D8、D9和D10，用于保证按键信息的单一流向；第二组包括D1、D2、D3、D4和D5，它们在电路上对N
4×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用(基Proteus仿真)
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）。 也就是说，当某个键按下时，该键两端所对应的行线和列线为低电平，其余行线和列线为高电平。比如，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01110111，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10111011，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：
CPLD矩阵键盘
矩阵键盘实验 实验目的： 1．了解4*4 矩阵键盘的工作原理。 2．掌握利用行列扫描法读取按键信息及软件消抖的方法。 3．熟悉掌握VHDL 语言和QUARTUS 2 软件的使用。 4．理解状态机的工作原理和设计方法。 5．掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法。 实验任务 设计制作一个检测4*4 矩阵键盘的按键编码的实验，把实际按键的键值的八位编码先转换成从0000—1111 的编码，再译成数码管能识别的八位编码，在数码管动态显示时，4*4 矩阵键盘的第一行对应00—03，第二行对应04—07，第三行08—11，第四行对应12—15。 实验原理： 1．键盘的工作原理：按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的 两端。行线通过上拉电阻接到+5V电源上。无按键按下时，行线处于高电平的状态，而当有按键按下时，行线电平与此行线相连的列线电平决定。 2．行列扫描法原理： 第一步，使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线，判断行线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应行线被拉低，否则所有的行线都为高电平。第二步，在第一步判断有键按下后，延时10ms 消除机械抖动，再次读取行值，如果此行线还处于低电平状态则进入下一步，否则返回第一步重新判 断。第三步，开始扫描按键位置，采用逐行扫描，每间隔1ms 的时间，分别拉低第一列，第二列，第三列，第四列，无论拉低哪一列其他三列都为高电平，读取行值找到按键的位置，分别把行值和列值储存在寄存器里。第四步，从寄存器中找到行值和列值并把其合并，得到按键值，对次按键值进行编码，按照从第一行第一个一直到第四行第四个逐行进行编码，编码值从“ 0000” 至“1111”，再进行译码，最后显示按键号码。 3．数码管动态扫描原理： 数码管的7个段及小数点都是由LED块组成的，显示方式分为静态显示和动态显示两种。数码管在静态显示方式时，其共阳管的位选信号均为低电平，四个数码管的共用段选线a、b、c、d、e、f 、g、dp 分别与CPLD的8根I/O 口线相连，显示数字时只要给相应的段选线送
独立按键和矩阵按键
第八章独立按键和矩阵按键 我们和单片机之间进行信息交互，主要包含两大类，输入设备和输出设备。前边讲的LED小灯、数码管、点阵都是输出设备，这节课我们学习一下最常用的输入设备——按键。在本节课的学习过程中我们还会穿插介绍一点硬件设计的基础知识。 8.1 单片机最小系统电路解析 8.1.1 电源 我们在学习过程中，很多指标都是直接用的概念指标，比如我们说+5V代表1，GND代表0等等这些。但在实际电路中是没有这么精准的，那这些指标允许范围是什么呢？随着我们所学的内容不断增多，大家要慢慢培养一种阅读手册的能力。 比如我们使用STC89C52RC单片机的时候，我们找到他的手册的11页，第二个选项，工作电压：5.5V-3.4V(5V单片机)，这个地方就说明我们这个单片机正常的工作电压是个范围值，只要电源VCC在5.5V到3.4V之间都可以正常工作，电压超过5.5V是绝对不允许的，会烧坏单片机，电压如果低于3.4V，单片机不会损坏，但是也不能正常工作。而在这个范围内，最典型、最常用的电压值就是5V，这就是后面括号里“5V单片机”这个名称的由来。除此之外，还有一种常用的工作电压范围是2.7V-3.6V、典型值是3.3V的单片机，也就是所谓的“3.3V单片机”了。日后随着大家接触的东西慢慢增多，对这点会有更深刻的理解。 现在我们再顺便多了解一点，大家打开74HC138的数据手册，会发现74HC138手册的第二页也有一个表格，上边写了74HC138的工作电压范围，最小值是4.75V，额定值是5V，最大值是5.25V，可以得知它的工作电压范围是4.75V-5.25V。这个地方讲这些目的是让大家清楚的了解，我们获取器件工作参数的一个最重要，也是最权威的途径，就是通过器件的数据手册。 8.1.2 晶振 晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型，无源晶振一般称之为crystal(晶体)，而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。 有源晶振是一个完整的谐振振荡器，他是利用石英晶体的压电效应来起振，所以有源晶振需要供电，当我们把有源晶振电路做好后，不需要外接电路，它就可以主动产生振荡频率，并且可以提供高精度的频率基准，信号质量比无源信号好。 而无源晶振自身无法振荡起来，它需要芯片内部的振荡电路一起工作才能振荡，它允许不同的电压，但是信号质量和精度较有源晶振差一些。相对价格来说，无源晶振要比有源晶振价格便宜很多。无源晶振两侧通常都会有两个电容，一般其容值都选在10pF~40pF之间，如果手册中有具体电容大小的要求则要根据要求来选电容，如果手册没有要求，我们用20pF 就是比较好的选择，这是一个长久以来的经验值，具有极其普遍的适用性。 我们来认识下比较常用的两种晶振的样貌，如图8-1和图8-2所示。
矩阵键盘的工作原理
4×4矩阵键盘的工作原理与编程 51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。 一、硬件工作原理的简单介绍 该实验使用的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍： 1、4×4矩阵键盘的工作原理 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 图1为矩阵键盘电路图，行线接P1.4－P1.7，列线接P1.0－P1.3。 图1 矩阵键盘电路 图2 按键排列 2、数码管动态扫描显示电路 在ME300B开发系统中，采用了8位数码管动态扫描显示。它将所有数码管的8个段线相应地并接在一起，并接到 AT89S51的P0口，由P0口控制字段输出。而各位数码管的共阳极由AT89S51的P2口控制Q20－Q27来实现8位数码管的位输出控制。 这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。 由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。 图3 数码管电路 数码管不同位显示的时间间隔可以通过调整延时程序的延时长短来完成。数码管显示的时间间隔也能够确定数码管显示时的亮度，若显示的时间间隔长，显示时数码管的亮度将亮些，若显示的时间间隔短，显示时数码管的亮度将暗些。若显示的时间间隔过长的话，数码管显示时将产生闪烁现象。所以，在调整显示的时间间隔时，即要考虑到显示时数码管的亮度，又要数码管显示时不产生闪烁现象。 在ME300B单片机开发系统中使用数码管来显示信息时，要将JP2的2、3端短接。见图3 二、演示程序的编程方法 1、4×4矩阵键盘的编程方法： 1.1、先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。 先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。 举例说明如何得到按键的特征编码： 假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。
矩阵键盘原理与结构
矩阵键盘原理与结构 矩阵式结构的键盘识别要复杂一些，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。 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。 1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。 2确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种高低电平翻转法。 首先让P1口高四位为1，低四位为0,。若有按键按下，则高四位中会有一个1翻转为0，低四位不会变，此时即可确定被按下的键的行位置。
4×4矩阵键盘的工作原理与编程
4×4矩阵键盘的工作原理与编程
ME300B单片机学习开发系统应用之三 ---4×4矩阵键盘的工作原理与编程 作者：山西太原贵国庆 本文介绍如何在ME300B型51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。 一、硬件工作原理的简单介绍 该实验使用ME300B上的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍： 1、4×4矩阵键盘的工作原理 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 图1为ME300B矩阵键盘电路图，行线接P1.4－P1.7，列线接P1.0－P1.3。
一起，并接到 AT89S51的P0口，由P0口控制字段输出。而各位数码管的共阳极由AT89S51的P2口控制Q20－Q27来实现8位数码管的位输出控制。 这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。 由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定
实验6 独立按键电路的设计与仿真
实验项目五独立按键电路的设计与仿真 [实验目的] 1．掌握独立键盘的工作原理 2．掌握独立键盘硬件电路的设计方法 3．掌握对独立键盘的控制方法 [实验原理] [实验仪器] PC机一台 [Proteus用到器件的关键词] 单片机（at89c52）、数码管（7seg-com-cathode）、排阻（respack-7）、按键（button）、蜂鸣器（buzzer active）
[实验内容与步骤] 1．用Proteus软件设计出独立键盘接口电路原理图。 2．用P2.1口来控制独立键盘ADDKEY，每按一次按键，让数码管显示的数值加1一次，一直加到9，再按一次，数码管重新显示0。同时，每按一次键，蜂鸣器会发“滴”的声音。3．在进行按键处理时，要注意按键去抖动的软件处理方法，在按键松开时要进行按键松手检测。 4．用Keil编写程序，完上上面所描述的任务，最后调试程序、编译后生成HEX文件。5．将HEX文件装载到MCU AT89C52中，单击Start按钮开始动态仿真。 [实验数据记录] ADDKEY BIT P2.1 BEEP BIT P2.6 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0050H MAIN: MOV P0,#00H LCALL DELAY MOV DPTR,#0100H LP: JB ADDKEY,$ ;检测到有键按下 CLR BEEP LCALL DELAY ;软件延时去抖 SETB BEEP JB ADDKEY,$ ;确实有键按下 JNB ADDKEY,$ ;松手检测 LCALL DISPLAY SJMP LP DISPLAY:MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A INC DPTR CLR A MOV R2,DPL CJNE R2,#10,DONE ;数码显示到9，给DPL重新赋值，并清零计数器R2 MOV R2,#00H MOV DPL,#00H DONE: RET DELAY: MOV R0,#64H ;延时100ms DL1: MOV R1,#0C8H DL2: NOP NOP NOP DJNZ R1,DL2 DJNZ R0,DL1
4×4矩阵键盘的工作原理与编程
ME300B单片机学习开发系统应用之三 ---4×4矩阵键盘的工作原理与编程 本文介绍如何在ME300B型51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。 一、硬件工作原理的简单介绍 该实验使用ME300B上的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍： 1、4×4矩阵键盘的工作原理 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 K2 P15K3 P16 2、数码管动态扫描显示电路
所以，在调整显示的时间间隔时，即要考虑到显示时数码管的亮度，又要数码管显示时不产生闪烁现象。 在ME300B单片机开发系统中使用数码管来显示信息时，要将JP2的2、3端短接。见图3 二、演示程序的编程方法 1、4×4矩阵键盘的编程方法： 1.1、先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。 先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。 举例说明如何得到按键的特征编码： 假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。 从P1口的高四位输出低电平，即P1.4－P1.7为输出口。低四位输出高电平，即P1.0－P1.3为输入口。读P1口的低四位状态为“1101”，其值为“0DH”。 再从P1口的高四位输出高电平，即P1.4－P1.7为输入口。低四位输出低电平，即P10－P13为输出口，读P1口的高四位状态为“1110”，其值为“E0H”。 将两次读出的P0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“EDH”。 用同样的方法可以得到其它15个按键的特征编码。