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草莓味的棉花糖|基于proteus的51单片机开发实例24-矩阵键盘（行列式键盘）

1.基于proteus的51单片机开发实例24-矩阵键盘1.1.实验目的
本实例我们来学习矩阵键盘（行列式键盘）的电路设计、编程实现 。 目的是通过较少的I/O口来识别多个按键 。
1.2.设计思路我们在前面已经学习过独立按键 ， 在独立按键电路中 ， 一个按键连接单片机的一位I/O端口 。 这样通过检测I/O的状态就能很方便的识别该按键是否按下 。 这种电路的优点是：电路简单 ， 程序简单 ， 缺点是一个按键就要占用一个I/O口 。 我们知道 ， 51单片机总共只有4个8位I/O口 ， 如果外部电路功能较多 ， I/O口就会不够用 ， 例如如果电路中接了一个8位数码管 ， 又接了16个按键 ， 那么即使数码管采用动态扫描法也需要占用16个I/O口（8位I/O口用于连接数码管8个段 ， 另8位I/O口用于控制8位数码管的每一位） ， 这时如果按键还是采用独立按键的接法 ， 每个按键接一位I/O口 ， 那么又要占用16个I/O口 ， 这样就把单片机的I/O口全部占完了 ， 如果这时候想加一个蜂鸣器 ， 就没有多余的I/O口了 。 所以很与必要考虑如何用较少的I/O口实现更多的功能 。
矩阵键盘就是基于用较少I/O口连接更多按键的思路实现的 。 通常将多个按键排列成矩阵形式 ， 这也是矩阵键盘名称的由来 ， 编程时 ， 是按照矩阵的行、列组合判断是那个按键被按下的 ， 因此又称为行列式键盘 。
1.3.基础知识最常见的矩阵键盘是4*4键盘 ， 其实现方法是将16个按键按照4x4矩阵方式连接 ， 如下图所示 。 从连接方式来看 ， 有4根行线和4根列线 。 每个行线和列线的交汇处就是一个按键位 。 这样总共有8根线就可以实现16个按键的检测 ， 比一个按键连接一个I/O口节省了一半的I/O端口 。
矩阵键盘的工作原理
一般矩阵键盘都会将按键按照一定的规律赋予不同的标号（例如按照从左到右的顺序 ， 或者从上到下的顺序） ， 当检测到有按键按下后 ， 根据被按下的按键序号赋予一定的键值 。 程序中就可以根据键值进行相应的处理 。
在51单片机中 ， 对于矩阵键盘的处理方法是：使用行列扫描法 ， 将键盘的行线和列线分别连接到单片机的I/O口线上 ， 然后按照如下步骤操作：
第一步：判断是否有按键按下
将行线全部输出低电平 ， 全部列线输出高电平 ， 然后将列线置为输入状态 ， 检测列线的状态 ， 只要有一根列线为低电平 ， 就表示矩阵键盘中有按键被按下了 。
第二步：按键消除抖动
在第一步中如果检测到有按键按下 ， 则使用软件消抖的方法延时20ms左右 ， 再次判断是否有列线为低电平 ， 如果仍有列线为低电平 ， 则认为确实有按键被按下 ， 则进入到第三步处理 ， 否则 ， 认为是抖动 ， 不予识别 ， 继续回到第一步重新开始按键检测 。
第三步：按键识别
确认有按键被按下后 ， 接下来就是最关键的内容：确定那个按键被按下 。 这需要用逐行扫描的方法来确定 。 先扫描第一行 ， 即将第一行对应的端口输出低电平 ， 然后读每一列的电平 ， 当出现某一列为低电平 ， 说明该列与第一行的交叉点的按键被按下 ， 如果所有列都是高电平 ， 说明第一行的按键都未被按下 ， 那么开始扫描第二行 ， 以此类推 ， 直到找到被按下的键所在的行与列的交叉点 。
第四步：键值确定
在第三步中 ， 当确定有按键被按下 ， 则按照事先确定好的按键序号 ， 根据行与列的交叉位置确定键值 。 简直一般按照一定的规律排列 ， 例如1,2,3,4.... 。 例如确定第一行第一列的交叉点按键为1号按键 ， 第一行与第二列交叉点的按键为2号按键....第四行与第四列的交叉点的按键为16号按键 。


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