矩陣鍵盤2014

1、鍵盤開發(fā)與設計,,一. 鍵盤電路基礎,1.鍵盤的作用 鍵盤是嵌入式系統(tǒng)中人機交互界面不可缺少的外圍設備，客戶可以通過鍵盤進行數據輸入、命令控制、程序生產等操作，是非常重要的輸入工具。,一. 鍵盤電路基礎,2.基本原理 基本的鍵盤都是不同按鍵開關的組合。目前常使用的按鍵是機械式按鍵。它是通過機械觸點的通斷作用，實現電壓信號高低的輸入。,一. 鍵盤電路基礎,3.按鍵確認 按鍵的閉合與斷開，在系統(tǒng)中的響應分別是高電平或者是低

2、電平。故在設計過程中可以采用兩種方式來設計按鍵接口。 (1).上拉式按鍵接口 (2).下拉式按鍵接口,特點：每個按鍵占用一條I/O線，當按鍵數量較多時，I/O口利用率不高，但程序編制簡單。適用于所需按鍵較少的場合。,特點：電路連接復雜，但提高了I/O口利用率，軟件編程較復雜。適用于需使用大量按鍵的場合。,,圖2 矩陣式鍵盤接口,1、獨立式鍵盤接口,各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可很容易判斷哪

3、個鍵被按下。,此種接口適于鍵數較少或操作速度較高的場合。,芯片內有上拉電阻 芯片內無上拉電阻,獨立按鍵綜合練習,實驗任務1.設計四個按鍵，可用板上的AN14-17這四個。起到加1、減1、清零、鎖定的作用。2.功能如下：按下AN16，計數值加1，按下AN15計數值減1，通過單片機的P1端口的P1.0到P1.3顯示出相應的二進制計數值。當計數值增到16時計數值變?yōu)?，當計數值減到0時計數值保持在0.長按A

4、N17一秒，計數值清0.長按AN14一秒，計數值呈鎖定狀態(tài)，此時再按其他3個鍵計數值的值都不會發(fā)生變化；直到再次長按AN14一秒，計數值鎖定狀態(tài)解除。完成后可思考：擴展功能——通過數碼管顯示count,2、矩陣式鍵盤接口,,一.鍵盤電路基礎,4.按鍵消抖 (1).抖動的原因：由于按鍵的機械特性，其機械觸點不能夠立刻完全閉合或斷開，因此會產生一系列的電平抖動信號。,一. 鍵盤電路基礎,(2).消抖辦法 硬件消抖：在鍵數較少

5、時可用硬件方法消除鍵抖動。如圖所示。,一. 鍵盤電路基礎,軟件消抖 在軟件中編寫鍵盤消抖處理程序，因為在嵌入式系統(tǒng)中，大部分產品使用的都是價格便宜且容易發(fā)生抖動的開關按鍵。如果鍵盤能夠在進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. 鍵盤電路設計方法,1.直接式鍵盤接口電路設計 將各按鍵開關單獨連接到一個單片機的輸入引腳上，每個按鍵占用一個單片機的I/O口。也稱為獨立式鍵盤。 優(yōu)缺點：配置靈活，但占用

6、的I/O過多，成本較高，因此實用輸入按鍵較少的情況。,二. 鍵盤電路設計方法,2.直接式鍵盤的軟件設計 在直接式鍵盤中，可以通過檢測與按鍵相連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,按鍵按下,,,主程序,,是,否,否,二. 鍵盤電路設計方法,3.陣列式鍵盤接口電路設計 按鍵開關被組合成了行和列的矩陣，單片機的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上。行列式鍵盤

7、中的按鍵數量可以達到行線數與列線數的乘積。,,,二. 鍵盤電路設計方法,4.陣列式鍵盤的軟件設計 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，與該行各個鍵盤按下后P1口的值相匹配。,,,,,,,,鍵盤控制流程,單片機對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、陣鍵盤檢測按鍵的方法:先拉低第一行的電平，檢測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1~4 列有無鍵按下，如有返回鍵值，如無則返回無鍵按下,采用最原始的做法:,上面的函數功能是實現了但是有2 個致命的缺陷：1、沒有鍵盤消抖和松手檢測2、代碼過長,1. 鍵掃

9、描,鍵掃描就是要判斷有無鍵按下，當掃描到有鍵按下時再進行下一步處理，否則退出鍵盤處理程序。獨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現方法：逐行掃描法和線反轉法。,逐行掃描法。依次從第一至最末行線上發(fā)出低電平信號, 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, 如果有鍵按下的話, 則得到非全“1”信號。,鍵盤接口的消抖 1．消除鍵抖動,由于按鍵按下時的機械動作，在按

10、鍵被按下或松開的瞬間，其輸出電壓會產生波動，稱為鍵的抖動。,2.消抖,為確保每按一次鍵單片機只進行一次處理，使鍵盤可靠地工作，必須消除按鍵抖動。消抖方法有硬件消抖和軟件延時兩種。,鍵閉合及斷開時的抖動,（1）硬件消抖法：就是在鍵盤中附加去抖動電路，從根上消除抖動產生的可能性。右圖所示電路實際上是由R-S觸發(fā)器構成的單脈沖電路。當按鈕開關按下時Q端輸出低電平，當開關松開時Q端恢復高電平，即輸出一個負脈沖，以此消除抖動。,硬件去抖動電路,（

11、2）軟件消抖法：鍵按下的時間與操作者的按鍵動作有關，約為十分之幾到幾秒不等。而鍵抖動時間與按鍵的機械特性有關，一般為5～10ms不等。軟件消抖法即是采用延時（一般延時10～20ms）的方法，以避開按鍵的抖動，即在按鍵已穩(wěn)定地閉合或斷開時才讀出其狀態(tài)。,,軟件消抖法延時區(qū)間示意圖,3. 計算鍵碼,鍵碼是每個按鍵的標識。被按鍵確定下來之后，接下來的工作是計算閉合鍵的鍵碼，然后才能根據鍵碼進行對應的操作。,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。鍵碼可根據行號列號以查表求得，也可通過計算得到。我們將結合實例加以介紹。,4.等待釋放,等待釋放是為了保證鍵的一次閉合僅進行一次處理。求得鍵碼后，然后通過不斷進行鍵掃描，如有鍵按下，則繼續(xù)掃描，否則認為鍵已釋放。,5.按鍵處理,根據系統(tǒng)功能要求，利用單片機控制完成特定操作。,鍵盤接口的控制方式,在單片機的運行過程中，何時進行鍵盤掃描和處理，可有下列三種情況：1.查詢方式：單片機通過調用鍵盤掃描