矩陣鍵盤2014

1、鍵盤開發(fā)與設(shè)計(jì),,一. 鍵盤電路基礎(chǔ),1.鍵盤的作用 鍵盤是嵌入式系統(tǒng)中人機(jī)交互界面不可缺少的外圍設(shè)備，客戶可以通過鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、命令控制、程序生產(chǎn)等操作，是非常重要的輸入工具。,一. 鍵盤電路基礎(chǔ),2.基本原理 基本的鍵盤都是不同按鍵開關(guān)的組合。目前常使用的按鍵是機(jī)械式按鍵。它是通過機(jī)械觸點(diǎn)的通斷作用，實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)高低的輸入。,一. 鍵盤電路基礎(chǔ),3.按鍵確認(rèn) 按鍵的閉合與斷開，在系統(tǒng)中的響應(yīng)分別是高電平或者是低

2、電平。故在設(shè)計(jì)過程中可以采用兩種方式來設(shè)計(jì)按鍵接口。 (1).上拉式按鍵接口 (2).下拉式按鍵接口,特點(diǎn)：每個(gè)按鍵占用一條I/O線，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口利用率不高，但程序編制簡(jiǎn)單。適用于所需按鍵較少的場(chǎng)合。,特點(diǎn)：電路連接復(fù)雜，但提高了I/O口利用率，軟件編程較復(fù)雜。適用于需使用大量按鍵的場(chǎng)合。,,圖2 矩陣式鍵盤接口,1、獨(dú)立式鍵盤接口,各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可很容易判斷哪

3、個(gè)鍵被按下。,此種接口適于鍵數(shù)較少或操作速度較高的場(chǎng)合。,芯片內(nèi)有上拉電阻 芯片內(nèi)無上拉電阻,獨(dú)立按鍵綜合練習(xí),實(shí)驗(yàn)任務(wù)1.設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵，可用板上的AN14-17這四個(gè)。起到加1、減1、清零、鎖定的作用。2.功能如下：按下AN16，計(jì)數(shù)值加1，按下AN15計(jì)數(shù)值減1，通過單片機(jī)的P1端口的P1.0到P1.3顯示出相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)值。當(dāng)計(jì)數(shù)值增到16時(shí)計(jì)數(shù)值變?yōu)?，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到0時(shí)計(jì)數(shù)值保持在0.長(zhǎng)按A

4、N17一秒，計(jì)數(shù)值清0.長(zhǎng)按AN14一秒，計(jì)數(shù)值呈鎖定狀態(tài)，此時(shí)再按其他3個(gè)鍵計(jì)數(shù)值的值都不會(huì)發(fā)生變化；直到再次長(zhǎng)按AN14一秒，計(jì)數(shù)值鎖定狀態(tài)解除。完成后可思考：擴(kuò)展功能——通過數(shù)碼管顯示count,2、矩陣式鍵盤接口,,一.鍵盤電路基礎(chǔ),4.按鍵消抖 (1).抖動(dòng)的原因：由于按鍵的機(jī)械特性，其機(jī)械觸點(diǎn)不能夠立刻完全閉合或斷開，因此會(huì)產(chǎn)生一系列的電平抖動(dòng)信號(hào)。,一. 鍵盤電路基礎(chǔ),(2).消抖辦法 硬件消抖：在鍵數(shù)較少

5、時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。如圖所示。,一. 鍵盤電路基礎(chǔ),軟件消抖 在軟件中編寫鍵盤消抖處理程序，因?yàn)樵谇度胧较到y(tǒng)中，大部分產(chǎn)品使用的都是價(jià)格便宜且容易發(fā)生抖動(dòng)的開關(guān)按鍵。如果鍵盤能夠在進(jìn)行消抖處理后還能正確地讀取所按下的鍵值，則表明該鍵被按下。,二. 鍵盤電路設(shè)計(jì)方法,1.直接式鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 將各按鍵開關(guān)單獨(dú)連接到一個(gè)單片機(jī)的輸入引腳上，每個(gè)按鍵占用一個(gè)單片機(jī)的I/O口。也稱為獨(dú)立式鍵盤。 優(yōu)缺點(diǎn)：配置靈活，但占用

6、的I/O過多，成本較高，因此實(shí)用輸入按鍵較少的情況。,二. 鍵盤電路設(shè)計(jì)方法,2.直接式鍵盤的軟件設(shè)計(jì) 在直接式鍵盤中，可以通過檢測(cè)與按鍵相連I/O接口的電平值來判斷按鍵是否按下。,程序開始,,按鍵按下,,是,延時(shí),按鍵按下,,,主程序,,是,否,否,二. 鍵盤電路設(shè)計(jì)方法,3.陣列式鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 按鍵開關(guān)被組合成了行和列的矩陣，單片機(jī)的I/O接口一部分作為行線，一部分作為列線，按鍵布置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。行列式鍵盤

7、中的按鍵數(shù)量可以達(dá)到行線數(shù)與列線數(shù)的乘積。,,,二. 鍵盤電路設(shè)計(jì)方法,4.陣列式鍵盤的軟件設(shè)計(jì) 讀取陣列式鍵盤的按鍵值，必須采用掃描鍵值的方式。下面以掃描第四行為例： 首先置單片機(jī)的P1_3口為低，其他引腳都為高，然后再讀取P1口的值，與該行各個(gè)鍵盤按下后P1口的值相匹配。,,,,,,,,鍵盤控制流程,單片機(jī)對(duì)矩陣式鍵盤接口處理的一般過程如圖3所示。,鍵掃描,消抖,求鍵碼,等待釋放,,按鍵處理,鍵盤處理流程框圖,4x4 矩

8、陣鍵盤檢測(cè)按鍵的方法:先拉低第一行的電平，檢測(cè)1~4 列有無鍵按下，如有返回鍵值，如無看下行再拉低第二行的電平，檢測(cè)1~4 列有無鍵按下，如有返回鍵值，如無看下行先拉低第三行的電平，檢測(cè)1~4 列有無鍵按下，如有返回鍵值，如無看下行再拉低第四行的電平，檢測(cè)1~4 列有無鍵按下，如有返回鍵值，如無則返回?zé)o鍵按下,采用最原始的做法:,上面的函數(shù)功能是實(shí)現(xiàn)了但是有2 個(gè)致命的缺陷：1、沒有鍵盤消抖和松手檢測(cè)2、代碼過長(zhǎng),1. 鍵掃

9、描,鍵掃描就是要判斷有無鍵按下，當(dāng)掃描到有鍵按下時(shí)再進(jìn)行下一步處理，否則退出鍵盤處理程序。獨(dú)立式鍵盤掃描只需讀取IO口狀態(tài),而矩陣式鍵盤描通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：逐行掃描法和線反轉(zhuǎn)法。,逐行掃描法。依次從第一至最末行線上發(fā)出低電平信號(hào), 如果該行線所連接的鍵沒有按下的話, 則列線所接的端口得到的是全“1”信號(hào), 如果有鍵按下的話, 則得到非全“1”信號(hào)。,鍵盤接口的消抖 1．消除鍵抖動(dòng),由于按鍵按下時(shí)的機(jī)械動(dòng)作，在按

10、鍵被按下或松開的瞬間，其輸出電壓會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，稱為鍵的抖動(dòng)。,2.消抖,為確保每按一次鍵單片機(jī)只進(jìn)行一次處理，使鍵盤可靠地工作，必須消除按鍵抖動(dòng)。消抖方法有硬件消抖和軟件延時(shí)兩種。,鍵閉合及斷開時(shí)的抖動(dòng),（1）硬件消抖法：就是在鍵盤中附加去抖動(dòng)電路，從根上消除抖動(dòng)產(chǎn)生的可能性。右圖所示電路實(shí)際上是由R-S觸發(fā)器構(gòu)成的單脈沖電路。當(dāng)按鈕開關(guān)按下時(shí)Q端輸出低電平，當(dāng)開關(guān)松開時(shí)Q端恢復(fù)高電平，即輸出一個(gè)負(fù)脈沖，以此消除抖動(dòng)。,硬件去抖動(dòng)電路,（

11、2）軟件消抖法：鍵按下的時(shí)間與操作者的按鍵動(dòng)作有關(guān)，約為十分之幾到幾秒不等。而鍵抖動(dòng)時(shí)間與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms不等。軟件消抖法即是采用延時(shí)（一般延時(shí)10～20ms）的方法，以避開按鍵的抖動(dòng)，即在按鍵已穩(wěn)定地閉合或斷開時(shí)才讀出其狀態(tài)。,,軟件消抖法延時(shí)區(qū)間示意圖,3. 計(jì)算鍵碼,鍵碼是每個(gè)按鍵的標(biāo)識(shí)。被按鍵確定下來之后，接下來的工作是計(jì)算閉合鍵的鍵碼，然后才能根據(jù)鍵碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作。,為編程方便，鍵碼通常都是以鍵的排列順

12、序安排，按照從左到右、從上向下的順序編排。鍵碼可根據(jù)行號(hào)列號(hào)以查表求得，也可通過計(jì)算得到。我們將結(jié)合實(shí)例加以介紹。,4.等待釋放,等待釋放是為了保證鍵的一次閉合僅進(jìn)行一次處理。求得鍵碼后，然后通過不斷進(jìn)行鍵掃描，如有鍵按下，則繼續(xù)掃描，否則認(rèn)為鍵已釋放。,5.按鍵處理,根據(jù)系統(tǒng)功能要求，利用單片機(jī)控制完成特定操作。,鍵盤接口的控制方式,在單片機(jī)的運(yùn)行過程中，何時(shí)進(jìn)行鍵盤掃描和處理，可有下列三種情況：1.查詢方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過調(diào)用鍵盤掃描