第十五届蓝桥杯单片机组备赛——独立键盘&矩阵键盘

一、按键原理

原理很简单，当我们没有按下SW2时，由于上拉电阻得作用，使得输入引脚得信号为高电平，当按下按键后，引脚直接接地，输入单片机引脚的信号就为低电平。

二、独立键盘&矩阵键盘

在比赛的板子上，独立键盘和矩阵键盘是合在一起的，通过跳线帽来选择是独立按键还是矩阵键盘(图中已经框起)。上图所示的是矩阵键盘，将跳线帽拔了换到另一边就是独立按键了。

2.1 独立按键

独立按键一段接着GND，说明只要按下按键引脚就输入低电平。这时候我们只需要读取按键所连接的IO口状态就可以判断按键是否被按下。

2.2 矩阵键盘

矩阵键盘中每个按键两端都接着单片机IO口，如果我们要使用某个按键就先设置按键一段IO为低电平，然后读取另一端IO口电平状态。矩阵键盘的原理就是键盘扫描，按照扫描的方式可以分为列扫描和行扫描

2.2.1 列扫描

以下图为例，设置第二列的按键的一端为低电平(P42=0;)，然后读取另一端的按键电平状态，如果读取到低电平就说明哪个按键被按下。例如读取P30口，如果P30==0，那么S11被按下。

2.2.2 行扫描

类似的，设置第一行的按键的一端为低电平(P30=0;)，然后读取另一端的按键电平状态，如果读取到低电平就说明哪个按键被按下。例如读取P42口，如果P42==0，那么S11被按下。

2.2.3 代码实现(行扫描实现)

sbit R1=P3^0;
sbit R2=P3^1;
sbit R3=P3^2;
sbit R4=P3^3;

sbit C4=P3^4;
sbit C3=P3^5;
sbit C2=P4^2;
sbit C1=P4^4;

void delayForKeyboard()		//@12.000MHz
{
   
	unsigned char i, j;

	i = 234;
	j = 115;
	do
	{
   
		while (--j);
	} while (--i);
}

void keyBoard(){
   
	R1=0;R2=R3=R4=1;			// 设置第一行按键一段为低电平，其他行(hang)为高电平
	C1=C2=C3=C4=1;				// 将按键另一端设置为高电平(上拉)
	if(C1==0){
   					// 读取按键状态
		delayForKeyboard();		// 延时20ms，按键消抖
		if(C1==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C2==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C2==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C3==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C3==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C4==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C4==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	
	R2=0;R1=R3=R4=1;			// 设置第二行按键一段为低电平，其他行(hang)为高电平
	C1=C2=C3=C4=1;
	if(C1==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C1==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C2==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C2==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C3==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C3==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C4==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C4==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	
	R3=0;R1=R2=R4=1;			// 设置第三行按键一段为低电平，其他行(hang)为高电平
	C1=C2=C3=C4=1;
	if(C1==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C1==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C2==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C2==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C3==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C3==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C4==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C4==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	
	R4=0;R1=R3=R3=1;			// 设置第四行按键一段为低电平，其他行(hang)为高电平
	C1=C2=C3=C4=1;
	if(C1==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C1==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C2==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C2==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C3==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C3==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
	else if(C4==0){
   
		delayForKeyboard();
		if(C4==0){
   
			//......			// 在这里编写按下按键你想要完成的任务
		}
	}
}

三、矩阵键盘注意事项

3.1 为什么要设置C1=C2=C3=C4=1

为什么要设置C1=C2=C3=C4=1，原因在于51系列单片机的I/O端口设计为双向的，当没有指明IO的状态时，我们不知道IO口是处于高电平还是低电平，处于一种不稳定的状态，举个例子，如果不指定IO为高电平，那么这个时候由于之前的程序设置或IO的状态不确定导致按键还没被按下IO就为低电平，这时候我们读取到的按键状态就是不正确的，所以需要我们指定它默认为高电平，然后才能通过读取IO判断按键是否按下。

3.2 按键消抖

按键抖动是由于按键的机械特性引起的，解决办法可以分为硬件消抖和软件消抖。

这个问题有很多人已经总结了，我就不再赘述。

【单片机】按键消抖及原理（硬件和软件方法详解）