矩阵键盘，工作原理
Time:2023-05-15 01:09:13
关于矩阵键盘的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
矩阵键盘
大家好我是小火，想学习单片机的同学可以关注、私信我或者在评论区回复我要入门。51单片机要接入独立键盘时，每一个按键都需要占据单片机的一个I/O口，如果我们项目需要较多按键，就会造成按键占用过多的I/O口资源。51单片机系统中I/O口资源是非常宝贵的，毕竟引脚就那么一些。为了节省I/O口接更多的外设丰富功能，我们就需要在项目中加入矩阵键盘。
我们以4X4矩阵键盘为例简单的讲解其工作原理和检测方法。将16个按键排成4行4列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样便一共有4行4列共8根线，我们将这8根线连接到单片机的8个I/O口上，通过程序扫描键盘就可检测到这16个按键了。
单片机检测按键有没有按下的依据都是一样的，主要是通过检测与该键对应的I/O口是否为低电平来判断。独立键盘有一端固定为低电平，单片机写程序检测时比较方便。而矩阵键盘两端都与单片机I/O口相连，因此在检测时需人为通过单片机I/O口送出低电平。检测时，先送一列为低电平，其余几列全为高电平(此时我们确定了列数)，然后立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平(这时我们又确定了行数)，则我们便可确认当前被按下的键是哪一行哪一列的，用同样方法轮流送各列一次低电平，再轮流检测一次各行是否变为低电平，这样即可检测完所有的按键，当有键被按下时便可判断出按下的键是哪一个键。当然我们也可以将行线置低电平，扫描列是否有低电平。这就是矩阵键盘检测的原理和方法。
上图是一个4X4 的矩阵键盘，一共是16 个按键。我们照习惯称横为“行”，“竖”为列。那么4、5、6、7、我们称之为“行线”，则0、4、8、4C称为“列线”。要正确记住各个行列线各自对应的IO。注意看，每一个按键的两端，都分别接在某一个列线和行线上，即：“行线和列线是通过某个按键的按下和抬起实现联通和断开的”，和“导线两端上的信号是经过“与”的关系再体现到导线上的。”这两句话便构成了矩阵键盘扫描的全部。
现在详细讲述一下矩阵键盘扫描的原理和方法步骤：
矩阵键盘扫描原理
方法一：逐行扫描：我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。
方法二：行列扫描：我们可以通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断是哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。
接下来举一个矩阵键盘的程序例子，该例子使用了P0、P1两组IO口，P1用来检测矩阵键盘中是否有按键按下，P0用来驱动静态数码管的显示。
#include "reg52.h"
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
#define GPIO_DIG P0
#define GPIO_KEY P1
u8 code smgduan[16]= {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};//静态数码管码值
u8 KeyColValue;
u8 KeyLineValue;
void delay(u16 i) //延时函数
{
while(i --);
}
void KeyDown() //键盘按键扫描函数
{
char a;
GPIO_KEY = 0x0f;
if(GPIO_KEY != 0x0f)//检测4行中哪一行按键是否按下
{
delay(1000); //延时消抖
if(GPIO_KEY != 0x0f) //再次检测4行中哪一行按键是否按下
{
switch(GPIO_KEY) //根据IO的值来确定哪一行按键按下
{
case(0x07): KeyColValue = 0; break;
case(0x0b): KeyColValue = 1; break;
case(0x0d): KeyColValue = 2; break;
case(0x0e): KeyColValue = 3; break;
}
}
}
GPIO_KEY = 0xf0;
if(GPIO_KEY != 0xf0) //检测4行中哪一列按键是否按下
{
delay(1000); //延时消抖
if(GPIO_KEY != 0xf0) //再次检测4行中哪一列按键是否按下
{
switch(GPIO_KEY) //根据IO的值来确定哪一列按键按下
{
case(0x70): KeyLineValue = 0; break;
case(0xb0): KeyLineValue = 1; break;
case(0xd0): KeyLineValue = 2; break;
case(0xe0): KeyLineValue = 3; break;
}
}
while((a < 50) && (GPIO_KEY != 0xf0)) //延时，确保没有按键再按下
{
delay(1000);
a ++;
}
}
}
void main()
{
while(1)
{
KeyDown();//检测按键是否按下
GPIO_DIG = ~smgduan[KeyLineValue*4 + KeyColValue];//根据按键的行列值，静态数码管显示相应的值
}
}
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矩阵键盘扫描原理
矩阵键盘工作原理
如图所示
矩阵式键盘
列线通过上拉电阻连接到会英只燃著钢略电源，因此无键按下时各列线均为高电平。当某一行线输出低电平，且此时正好在此行线上有键按下时，相应度卫列线变成低电平。单片机就是利用这种方法对整个键盘进行扫描。
所谓扫描，就是CPU不断银个玉南游何干候盟渐么对行线逐行置低电平，然后检查列线输入状态确定按键情况。若无键按下，行线与列线没有相连，列线上全是高电平或说全为“1”。当有键按道次歌下时，总有键把某行某列线短接，使列线端口不全为高电平，即不全为“1”。