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单片机基础:键盘接口原理详解

作者:时间:2013-05-15来源:网络收藏

矩阵式按键

系统中,若使用按键较多时,通常采用矩阵式(也称行列式)

1. 矩阵式的结构及

矩阵式由行线和列线组成,按键位于行、列线的交叉点上,其结构如下图所示。

单片机基础:键盘接口原理详解

由图可知,一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘,显然,在按键数量较多时,矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。

矩阵式键盘中,行、列线分别连接到按键开关的两端,行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时,行线处于高电平状态;当有键按下时,行、列线将导通,此时,行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而,矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连,各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平,各按键间将相互影响,因此,必须将行线、列线信号配合起来作适当处理,才能确定闭合键的位置。

2.式键盘按键的识别

识别按键的方法很多,其中,最常见的方法是扫描法。

按键按下时,与此键相连的行线与列线导通,行线在无键按下时处在高电平。显然,如果让所有的列线也处在高电平,那么,按键按下与否不会引起行线电平的变化,因此,必须使所有列线处在低电平。只有这样,当有键按下时,该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化,便能判定相应的行有键按下。

3. 盘的编码

对于独立式按键键盘,因按键数量少,可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘,按键的位置由行号和列号惟一确定,因此可分别对行号和列号进行二进制编码,然后将两值合成一个字节,高4位是行号,低4位是列号。

4. 键盘的工作方式

对键盘的响应取决于键盘的工作方式,键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定,其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作,又不要过多占用CPU的工作时间。通常,键盘的工作方式有三种,即编程扫描、定时扫描和中断扫描。

1) 编程扫描方式

编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余时间,调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时,CPU不再响应键输入要求,直到CPU重新扫描键盘为止。

2) 定时扫描方式

定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次,它利用内部的定时器产生一定时间(例如10 ms)的定时,当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描,并在有键按下时识别出该键,再执行该键的功能程序。

3) 中断扫描方式

采用上述两种键盘扫描方式时,无论是否按键,CPU都要定时扫描键盘,而应用系统工作时,并非经常需要键盘输入,因此,CPU经常处于空扫描状态。

为提高CPU工作效率,可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下:当无键按下时,CPU处理自己的工作,当有键按下时,产生中断请求,CPU转去执行键盘扫描子程序,并识别键号。

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