單片機(jī)矩陣按鍵的掃描
我們講獨(dú)立按鍵掃描的時(shí)候，大家已經(jīng)簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)了矩陣按鍵是什么樣子了。矩陣按鍵相當(dāng)于 4 組每組各 4 個(gè)獨(dú)立按鍵，一共是 16 個(gè)按鍵。那我們?nèi)绾螀^(qū)分這些按鍵呢？想一下我們生活所在的地球，要想確定我們所在的位置，就要借助經(jīng)緯線，而矩陣按鍵就是通過(guò)行線和列線來(lái)確定哪個(gè)按鍵被按下的。那么在程序中我們又如何進(jìn)行這項(xiàng)操作呢？
前邊講過(guò)，按鍵按下通常都會(huì)保持 100ms 以上，如果在按鍵掃描中斷中，我們每次讓矩陣按鍵的一個(gè) KeyOut 輸出低電平，其它三個(gè)輸出高電平，判斷當(dāng)前所有 KeyIn 的狀態(tài)，下次中斷時(shí)再讓下一個(gè) KeyOut 輸出低電平，其它三個(gè)輸出高電平，再次判斷所有 KeyIn，通過(guò)快速的中斷不停的循環(huán)進(jìn)行判斷，就可以最終確定哪個(gè)按鍵按下了，這個(gè)原理是不是跟數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描有點(diǎn)類(lèi)似？數(shù)碼管我們?cè)趧?dòng)態(tài)賦值，而按鍵這里我們?cè)趧?dòng)態(tài)讀取狀態(tài)。至于掃描間隔時(shí)間和消抖時(shí)間，因?yàn)楝F(xiàn)在有 4 個(gè) KeyOut 輸出，要中斷 4 次才能完成一次全部按鍵的掃描，顯然再采用 2ms 中斷判斷 8 次掃描值的方式時(shí)間就太長(zhǎng)了（2*4*8=64ms），那么我們就改用 1ms 中斷判斷 4 次采樣值，這樣消抖時(shí)間還是 16ms(1*4*4)。下面就用程序?qū)崿F(xiàn)出來(lái)，程序循環(huán)掃描板子上的 K1～K16 這 16 個(gè)矩陣按鍵，分離出按鍵動(dòng)作并在按鍵按下時(shí)把當(dāng)前按鍵的編號(hào)顯示在一位數(shù)碼管上（用 0~F 表示，顯示值=按鍵編號(hào)-1）。
#include
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
sbit KEY_IN_1 = P2^4;
sbit KEY_IN_2 = P2^5;
sbit KEY_IN_3 = P2^6;
sbit KEY_IN_4 = P2^7;
sbit KEY_OUT_1 = P2^3;
sbit KEY_OUT_2 = P2^2;
sbit KEY_OUT_3 = P2^1;
sbit KEY_OUT_4 = P2^0;
unsigned char code LedChar[] = { //數(shù)碼管顯示字符轉(zhuǎn)換表
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩陣按鍵的當(dāng)前狀態(tài)
{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};
void main(){
unsigned char i, j;
unsigned char backup[4][4] = { //按鍵值備份，保存前一次的值
{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};
EA = 1; //使能總中斷
ENLED = 0; //選擇數(shù)碼管 DS1 進(jìn)行顯示
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 0;
ADDR1 = 0;
ADDR0 = 0;
TMOD = 0x01; //設(shè)置 T0 為模式 1
TH0 = 0xFC; //為 T0 賦初值 0xFC67，定時(shí) 1ms
TL0 = 0x67;
ET0 = 1; //使能 T0 中斷
TR0 = 1; //啟動(dòng) T0
P0 = LedChar[0]; //默認(rèn)顯示 0
while (1){
for (i=0; i<4; i++){ //循環(huán)檢測(cè) 4*4 的矩陣按鍵
for (j=0; j<4; j++){
if (backup[i][j] != KeySta[i][j]){ //檢測(cè)按鍵動(dòng)作
if (backup[i][j] != 0){ //按鍵按下時(shí)執(zhí)行動(dòng)作
P0 = LedChar[i*4+j]; //將編號(hào)顯示到數(shù)碼管
}
backup[i][j] = KeySta[i][j]; //更新前一次的備份值
}
}
}
}
}
/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，掃描矩陣按鍵狀態(tài)并消抖 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
unsigned char i;
static unsigned char keyout = 0; //矩陣按鍵掃描輸出索引
static unsigned char keybuf[4][4] = { //矩陣按鍵掃描緩沖區(qū)
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}
};
TH0 = 0xFC; //重新加載初值
TL0 = 0x67;
//將一行的 4 個(gè)按鍵值移入緩沖區(qū)
keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;
keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;
keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;
keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;
//消抖后更新按鍵狀態(tài)
for (i=0; i<4; i++){ //每行 4 個(gè)按鍵，所以循環(huán) 4 次
//連續(xù) 4 次掃描值為 0，即 4*4ms 內(nèi)都是按下?tīng)顟B(tài)時(shí)，可認(rèn)為按鍵已穩(wěn)定的按下
if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x00){
KeySta[keyout][i] = 0;
//連續(xù) 4 次掃描值為 1，即 4*4ms 內(nèi)都是彈起狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為按鍵已穩(wěn)定的彈起
}else if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F){
KeySta[keyout][i] = 1;
}
}
//執(zhí)行下一次的掃描輸出
keyout++; //輸出索引遞增
keyout = keyout & 0x03; //索引值加到 4 即歸零
//根據(jù)索引，釋放當(dāng)前輸出引腳，拉低下次的輸出引腳
switch (keyout){
case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break;
case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break;
case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break;
case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break;
default: break;
}
}
這個(gè)程序完成了矩陣按鍵的掃描、消抖、動(dòng)作分離的全部?jī)?nèi)容，希望大家認(rèn)真研究一下，徹底掌握矩陣按鍵的原理和應(yīng)用方法。在程序中還有兩點(diǎn)值得說(shuō)明一下。
首先，可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，中斷函數(shù)中掃描 KeyIn 輸入和切換 KeyOut 輸出的順序與前面提到的順序不同，程序中我首先對(duì)所有的 KeyIn 輸入做了掃描、消抖，然后才切換到了下一次的 KeyOut 輸出，也就是說(shuō)我們中斷每次掃描的實(shí)際是上一次輸出選擇的那行按鍵，這是為什么呢？因?yàn)槿魏涡盘?hào)從輸出到穩(wěn)定都需要一個(gè)時(shí)間，有時(shí)它足夠快而有時(shí)卻不夠快，這取決于具體的電路設(shè)計(jì)，我們這里的輸入輸出順序的顛倒就是為了讓輸出信號(hào)有足夠的時(shí)間（一次中斷間隔）來(lái)穩(wěn)定，并有足夠的時(shí)間來(lái)完成它對(duì)輸入的影響，當(dāng)你的按鍵電路中還有硬件電容消抖時(shí)，這樣處理就是絕對(duì)必要的了，雖然這樣使得程序理解起來(lái)有點(diǎn)繞，但它的適應(yīng)性是最好的，換個(gè)說(shuō)法就是，這段程序足夠“健壯”，足以應(yīng)對(duì)各種惡劣情況。
其次，是一點(diǎn)小小的編程技巧。注意看 keyout = keyout & 0x03;這一行，在這里我是要讓keyout 在 0～3 之間變化，加到 4 就自動(dòng)歸零，按照常規(guī)你可以用前面講過(guò)的 if 語(yǔ)句輕松實(shí)現(xiàn)，但是你現(xiàn)在看一下這樣程序是不是同樣可以做到這一點(diǎn)呢？因?yàn)?0、1、2、3 這四個(gè)數(shù)值正好占用 2 個(gè)二進(jìn)制的位，所以我們把一個(gè)字節(jié)的高 6 位一直清零的話，這個(gè)字節(jié)的值自然就是一種到 4 歸零的效果了。看一下，這樣一句代碼比 if 語(yǔ)句要更為簡(jiǎn)潔吧，而效果完全一樣。
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