独立键和矩阵键盘的原理

按钮根据结构原理分为两类。一个是接触开关按钮，例如机械开关和导电橡胶开关灯；另一个是非接触式开关按钮，例如电子按钮。磁感应钥匙等。前者成本低，后者寿命长。当前，在）以满足跳转指令要求。

独立键和矩阵键盘

（[1)独立按钮

在单片机控制系统中，如果仅需要几个功能键，则此时可以使用独立的键结构。

独立按钮类型直接由具有I / O端口线的单个按钮电路组成。它的典型风格是每个按钮占用单独的I / O端口线。每个按钮的工作不会影响其他I / O端口线。状态。图中显示了独立键的典型应用。独立的按钮电路配置灵活，软件结构简单，但是每个按钮必须占用一个I / O端口线。因此，当按钮更多时，I / O端口线浪费很多，因此不应使用。独立按钮如图2所示。

图2独立键盘

具有独立按钮的软件通常使用查询结构。逐位查询I / O端口线的输入状态。如果某个I / O端口线的输入为低，则可以确认已按下与该I / O端口线相对应的按钮，然后转到该键的功能处理程序。

（[2)矩阵键盘

在单片机系统中，如果有更多的键，例如电子密码锁，电话键盘等，则通常至少有12到16个键，并且通常使用矩阵键盘。

矩阵键盘也称为行列键盘。它使用四根I / O线作为行线，并使用四根I / O线作为列线。在行线和列线的每个交点处设置一个按钮。这样，键盘上的键数为4 * 4。这种行列式键盘结构可以有效地提高单片机系统中I / O端口的利用率。

矩阵键盘的工作原理

最常见的键盘布局如图3所示。它通常由16个按键组成。在单片机中，P端口可用于实现16个关键功能。这也是单芯片系统中最常用的形式。 4 * 4矩阵键盘的内部电路如图4所示。

图3矩阵键盘布局图

图4矩阵键盘的内部电路图

没有按键关闭时，P3.0〜P3.3和P3.4〜P3.7打开。当钥匙闭合时，连接到闭合钥匙的两个I / O端口将短路。判断按钮是否被按下的方法是：第一步，将列线P3.4〜P3.7设置为输入状态，并从行线P3.0〜P输出低电平。3.3，读入列线数据，如果某列线为低电平，则该列线上有一个关闭的键。

第二步，行线依次输出低电平，从列线P3.4〜P3.7读入数据，如果某列为低电平，则按下对应的行线在下。结合一个，两个和两个步骤的结果，可以确定按钮编号。但是，一旦关闭按键，就只能执行一次按键功能操作。因此，您必须等到释放键后才能执行键功能操作。否则，一次按下该键可能会连续多次导致相同的键操作。

有很多识别密钥的方法。最常见的方法是扫描。

按下该键时，将执行与该键连接的行线和列线，并且在未按下键时该行线处于高电平。如果所有列线都处于高电平，则无论是否按下按钮，行线的电平都不会改变，因此所有列线都必须处于电平。这样，当按下一个键时，更改键的行的级别从高变为低。可以判断对应的行已按下键。

独立按钮的数量很少，可以根据实际需要灵活编码。矩阵键盘，键的位置由行号和列号唯一确定，因此行号和列号可以分别进行二进制编码，然后将两个值组合为一个字节，高4位为行号，低四位是列号。

键盘的工作方式

对键盘的响应取决于键盘的工作模式。键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作情况来确定。选择它的原则是确保CPU可以及时响应关键操作，而不是过度执行。占用更多的CPU工作时间。通常，键盘有三种工作模式：编程扫描，定时扫描和中断扫描。

（[1)程序扫描模式

编程扫描方法是利用CPU的空闲时间来完成其他任务，并调用键盘扫描子例程来响应键盘输入要求。在执行按键功能程序时，CPU不再响应按键输入请求，直到CPU重新扫描键盘。

（[2)定时扫描方法

定时扫描方法是定期扫描键盘。它使用微控制器的内部计时器来生成特定时间（例如10ms）的时序。计时到时，它将产生定时器溢出中断。响应中断后，CPU扫描键盘，并在按下某个键时识别该键，然后执行该键的功能程序。

（[3)中断扫描方法

在以上两种键盘扫描方法中，CPU必须定期扫描键盘，无论是否按下该键盘。当微控制器应用系统工作时，通常不需要键盘输入。因此，CPU经常处于空扫描状态。

为了提高CPU的效率，可以使用中断扫描。其工作过程如下：当不按任何键时，CPU处理自己的工作，当按一个键时，产生中断请求，然后CPU执行键盘扫描子程序并识别键号。

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