14.2　矩阵式键盘C51程序设计

在实际应用中，大多采用矩阵式键盘。在程序设计中，矩阵式键盘的扫描和检测有3种方法，即扫描法、线反转法和中断法。

14.2.1　扫描法及C51程序设计

扫描法是在程序中逐行或者逐列扫描查询键盘接口，根据端口的输入情况，判断是哪一个按键被按下，然后分别调用不同的按键处理子程序。这里以4×4矩阵式键盘为例介绍列扫描法。

在使用列扫描时，矩阵式键盘的电路结构如图14.3所示，其中应将矩阵式键盘的行

图　14.3　扫描法的电路结构

线通过上拉电阻接正电源。此时，如果没有按键按下，则对应的行线为高电平；如果有按键按下，对应交叉点的行线和列线短路，行线的输出依赖于与此行连

接的列的电平状态。由此逐列扫描键盘，便可以实现矩阵式键盘的检测。

1.扫描法的流程

键盘扫描法的流程图如图14.4所示。键盘扫描的一般步骤如下。

（1）判断按键是否按下。在程序中将列线（Y0～Y3）全部输出为“0”，此时读行线（X0～X3）的状态。如果行线全为“1”，则表示此时没有任何按键按下；如果行线不全为“1”，表示有按键按下。进而继续执行下面的步骤。

（2）按键去抖动。当判断有按键按下之后，程序中延时10ms左右的时间，然后再次判断键盘的状态。如果仍然处于按键按下的状态，则便可以肯定有按键按下，否则将当做按键的机械抖动。

图　14.4　键盘扫描法的流程图

（3）扫描按键的位置，这是扫描法的主要步骤。程序中，首先先令列线Y0输出“0”，其余3根列线均输出“1”。然后读取行线的状态，如果行线（X0～X3）均为高电平，则Y0这一列上没有按键按下，如果行线（X0～X3）不全为高电平，则表示其中为低电平的行线与Y0相交的按键被按下。如果列Y0没有按键按下，然后按照同样的方法依次检查Y1、Y2和Y3列有没有按键按下。这样通过逐列扫描，便可以找到按键的坐标位置（X，Y），也就是键值。

（4）按键程序处理。根据按键的键值，执行相应的程序处理子程序。有时候，为了保证一次按键只执行一次程序处理，可以判断按键是否释放，如果按键释放则再次开始按键扫描操作。

2.扫描法C51程序设计

这里假定8051单片机P1端口外接矩阵式键盘，矩阵式键盘的列线（Y0～Y3）接单片机P1.0～P1.3，而行线（X0～X3）接P1.4～P1.7。C51语言中，键盘列扫描子程序示例如下。

int KeyScan（）

{

unsigned char k，k_temp；

P1=0xF0；//低位置0，准备查询按键

k=P1；//取得当前P1口的状态

if（k！=0xF0）

{//如果有变化则表示有键按下

delay（）；//延时，进行去抖动

k_temp=P1；

if（k==k_temp）//确实有按键按下

{

k=0xFE；

do//循环扫描每一列

{

P1=k；

if（k！=P1）

{

switch（P1）//判断按键，并返回键值

{

//第1列

case 0x7e：{return 0；break；}//返回键值0

case 0xbe：{return 1；break；}//返回键值1

case 0xde：{return 2；break；}//返回键值2

case 0xee：{return 3；break；}//返回键值3

//第2列

case 0x7d：{return 4；break；}//返回键值4

case 0xbd：{return 5；break；}//返回键值5

case 0xdd：{return 6；break；}//返回键值6

case 0xed：{return 7；break；}//返回键值7

//第3列

case 0x7b：{return 8；break；}//返回键值8

case 0xbb：{return 9；break；}//返回键值9

case 0xdb：{return 10；break；}//返回键值10

case 0xeb：{return 11；break；}//返回键值11

//第4列

case 0x77：{return 12；break；}//返回键值12

case 0xb7：{return 13；break；}//返回键值13

case 0xd7：{return 14；break；}//返回键值14

case 0xe7：{return 15；break；}//返回键值15

}

}

k=crol（k，1）；//移位，进入下一列扫描

}while（k！=0xEF）；//超过范围，退出列扫描

}

}

}

在该程序中，首先置行全为0，然后读端口P1。如果P1端口不为0xF0，则表示有按键动作，然后执行延时程序delay（）后，再次判断以确定按键按下。接着，通过do-while循环以及移位操作，来逐列扫描以确定按键的位置并返回键值。

在程序中可以循环调用该子程序来扫描按键的输入，进而根据返回的键值来执行相应的程序处理。由于在执行按键处理子程序的时候，单片机不能再次响应按键请求。因此，单片机的按键处理子程序应该尽可能执行少的任务，占用少的CPU运行时间。并且尽可能将键盘扫描安排在程序空余的时候，以满足实时准确响应按键请求的目的。