单片机独立按键与矩阵键盘实现原理

1独立按键

独立按键模块位置示意图

硬件连接原理：

图1.2独立按键原理图

把对应的端口赋值高电平，即“1”，按键按下，端口被拉低至低电平，即“0”，通过检测该端口的电平即可判断按键是否按下。

去抖分析：

按键是机械器件，按下或者松开时有固定的机械抖动，抖动图如下：

图1.3按键抖动示意图

上图看出按键按下和松开的瞬间出现机械抖动，这个抖动时间虽然很短，一般10~15ms，不同按键抖动不同，但对应单片机来说，很轻松就能检测到，单片机是uS 级别。

但这个结果并不是我们需要的，实际上只进行一次按键操作，但有可能执行了多次按键结果，这就是抖动造成的，所以大多数产品实际使用中都使用了按键去抖功能。

按键去抖分为硬件去抖和软件去抖，硬件去抖最简单的就是按键2端并联电容，容量根据实验而定。软件去抖使用方便不增加硬件成本，容易调试，所以现在大都使用软件去抖。

软件去抖原理：

1、检测到按键按下后进行10~15ms 延时，用于跳过这个抖动区域；

2、延时后再检测按键状态，如果没有按下表明是抖动或者干扰造成，如果仍旧按下，可以

认为是真正的按下。并进行对应的操作。

3、同样按键释放后也要进行去抖延时，延时后检测按键是否真正松开。

程序样例中没有使用按键释放去抖程序，用户可以自行添加。

多数时候按键需要在释放时才起作用，像电脑鼠标一样，这个时候需要检测按键是否释放，如果没有释放则一直等待。

独立按键控制LED

程序如下图：

/*-----------------------------------------------
  名称：独立按键控制led
  内容：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环
------------------------------------------------*/
#include< reg52.h > //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义

sbit KEY=P1^1;  //定义按键输入端口
sbit LED=P1^2;  //定义led输出端口


void DelayUs2x(unsigned char t);//函数声明
void DelayMs(unsigned char t);
/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{

KEY=1; //按键输入端口电平置高
while (1)         //主循环
{
  if(!KEY)  //如果检测到低电平，说明按键按下
    {
     DelayMs(10); //延时去抖，一般10-20ms
     if(!KEY)     //再次确认按键是否按下，没有按下则退出
      {
        while(!KEY);//如果确认按下按键等待按键释放，没有释放则一直等待
	 {
	    LED=!LED;//释放则执行需要的程序
	  }
	 }
    }
     //主循环中添加其他需要一直工作的程序
  }
}
/*------------------------------------------------
 uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时
 长度如下 T=tx2+5 uS
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
 while(--t);
}
/*------------------------------------------------
 mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{
 while(t--)
 {	//大致延时1mS
     DelayUs2x(245);
	 DelayUs2x(245);
 }
}

图1.4独立按键程序

接线方式：

实验现象：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环。

2矩阵键盘

图2.1矩阵键盘模块示意图

矩阵键盘反转扫描：

图2.2矩阵键盘硬件原理图

通过八个IO口控制16个按键，节省IO口。

重点是弄清基本原理，结合键盘扫描程序代码分析、理解。

1.矩阵键盘逐行扫描（逐行扫描思路简单，但程序较长）

2.矩阵键盘反转扫描（反转扫描程序简短，思路巧妙）

本节着重讲矩阵键盘的反转扫描，逐行扫描将在外部中断部分

程序如下：

/*-----------------------------------------------
  名称：矩阵键盘反转扫描
------------------------------------------------*/
#include< reg52.h > //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义

#define KeyPort P3
sbit dula=P2^1;
sbit wela=P2^0;
unsigned char code DuanMa[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};

void DelayUs2x(unsigned char t);//us级延时函数声明
void DelayMs(unsigned char t); //ms级延时

unsigned char KeyScan(void);//键盘扫描
unsigned char KeyPro(void);
void display(unsigned char aa);
/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{
unsigned char num;
	dula=1;
	P1=0x00;
	dula=0;
	wela=1;
	P1=0x00;
	wela=0;
while (1)         //主循环
	{
		num=KeyPro();
	if(num!=0xff)
   {
		display(num);
	}
}
}
void display(unsigned char aa)
{
	dula=1;
	P1=DuanMa[aa];
	dula=0;		
}
/*------------------------------------------------
          按键扫描函数，返回扫描键值
------------------------------------------------*/
unsigned char KeyScan(void)  //键盘扫描函数，使用行列反转扫描法
{
	unsigned char cord_h,cord_l;//行列值中间变量
	KeyPort=0x0f;            //列线输出全为0
	cord_h=KeyPort&0x0f;     //读入行线值
	if(cord_h!=0x0f)    //先检测有无按键按下
	{
		DelayMs(10);        //去抖
		if((KeyPort&0x0f)!=0x0f)
	{
    cord_h=KeyPort&0x0f;  //读入行线值
    KeyPort=cord_h|0xf0;  //输出当前列线值
    cord_l=KeyPort&0xf0;  //读入列线值

    while((KeyPort&0xf0)!=0xf0);//等待松开并输出
    return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值
   }
  }return(0xff);     //返回该值
}
/*------------------------------------------------
              按键值处理函数，返回扫键值
------------------------------------------------*/
unsigned char KeyPro(void)
{
 switch(KeyScan())
 {
  case 0x7e:return 0;break;//0 按下相应的键显示相对应的码值
  case 0x7d:return 1;break;//1
  case 0x7b:return 2;break;//2
  case 0x77:return 3;break;//3
  case 0xbe:return 4;break;//4
  case 0xbd:return 5;break;//5
  case 0xbb:return 6;break;//6
  case 0xb7:return 7;break;//7
  case 0xde:return 8;break;//8
  case 0xdd:return 9;break;//9
  case 0xdb:return 10;break;//a
  case 0xd7:return 11;break;//b
  case 0xee:return 12;break;//c
  case 0xed:return 13;break;//d
  case 0xeb:return 14;break;//e
  case 0xe7:return 15;break;//f
  default:return 0xff;break;
 }
}
/*------------------------------------------------
 uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时
 长度如下 T=tx2+5 uS
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
 while(--t);
}
/*------------------------------------------------
 mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{
 while(t--)
 {
     //大致延时1mS
     DelayUs2x(245);
	 DelayUs2x(245);
 }
}

矩阵键盘反转扫描程序

接线方式：