4×4矩阵式键盘电路的改进

2016年03月04日 11:03    designapp
关键词: 矩阵式键盘
51单片机系统中,经常使用4×4键盘,一般情况下,都是使用一个8位的接口,外接16个按键。

下图就是一个常规的4×4键盘电路图
  


这种常规的矩阵键盘电路,相信大家都司空见惯了,好多人都会编写它的驱动程序。

图中使用了P0口的8个引脚(P0.0~P0.7),分别驱动键盘的行和列。按键的编号,在图中分别标注了0~F。

检测按键的一般的思路是在四个列线,分别输出一个低电平,然后输入行线,逐行检测是否存在低电平。

如果在某行有低电平出现,就说明该行、列的交叉点上的按键,被按下了。

其实,这些行、列引线,是“分时”工作的,当在某一列输出低电平的时候,其它的列,输出的就是高电平。

如果利用这些输出高电平的列,进行输入,那么就可以极大的节省IO接口的引线数量。

基于这个道理,在上图中,下面的四个列驱动引线(P0.4~P0.7),就完全可以省去,只是使用行驱动的引脚(P0.0~P0.3)来分时输出低电平即可。

电路见下图。
  


为了对引脚之间进行隔离,图中加上了四个二极管,确保只有在引脚输出低电平的时候,方可把键盘中相应的列置为0。

针对这个电路,对按键的检测方法,和常规的4×4键盘检测思路是相同的,例如:

当在P0.0输出低电平,即最左边的列为0,这时检测P0.1、P0.2及P0.3是否为0,可以判断最左边的三个按键是否按下;

当在P0.1输出低电平,即左边第二列为0,这时检测P0.0、P0.2及P0.3是否为0,可以判断左边第二列的三个按键是否按下;

…………;

这个检测按键是否按下的思路非常简单,会编写常规4×4键盘驱动程序的网友,肯定都会编写出来这种电路的驱动程序。

因为行和列使用了相同的IO引线,实际上,连接在同一个引线的行、列交叉点处的按键,就已经失效了,那么就把把原来的按键,移动出来,把二极管画在交叉点,电路如下所示。
  


再把移出来四个按键连接在IO引线,另一端直接接地;把其它按键的编号,再整理一下,就成了下图电路。
  


这个电路比常规的4×4键盘电路仅仅多用了四个二极管,但是却节省了四条IO接口引线,这个意义是十分巨大的。

按照这个电路的设计思路,使用 n 条IO接口引线,就可以驱动 n×n 个按键。

那么用5个IO引脚,就可以驱动5×5的键盘,这就足以满足各种应用了。

网上也有一些其它类型的节省接口的键盘电路,但是都有不足,不是电路过于复杂,就是驱动的按键个数较少,远远不及本电路简单实用。

这是个完美的精简接口的4×4键盘电路,不仅可以用在51单片机系统,在使用其它MCU组建的电路中同样适用。

针对这个电路,已经用汇编语言和C语言编写出了驱动程序,因为汇编语言可以使用“位操作”指令,所以程序的比较简单;C语言的程序,就显得累赘一些。
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