44矩阵键盘的工作原理与编程

4×4矩阵键盘的工作原理与编程

ME300B单片机学习开发系统应用之三 ---4×4矩阵键盘的工作原理与编程

作者：山西太原 贵国庆

本文介绍如何在ME300B型51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。

一、硬件工作原理的简单介绍

该实验使用ME300B上的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍：

1、4×4矩阵键盘的工作原理

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

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所以，在调整显示的时间间隔时，即要考虑到显示时数码管的亮度，又要数码管显示时不产生闪烁现象。

在ME300B单片机开发系统中使用数码管来显示信息时，要将JP2的2、3端短接。见图3

二、演示程序的编程方法

1、4×4矩阵键盘的编程方法：

1.1、先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。

先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。

举例说明如何得到按键的特征编码：

假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。

从P1口的高四位输出低电平，即P1.4－P1.7为输出口。低四位输出高电平，即P1.0－P1.3为输入口。读P1口的低四位状态为“ 1101”，其值为“0DH”。

再从P1口的高四位输出高电平，即P1.4－P1.7为输入口。低四位输出低电平，即P10－P13为输出口，读P1口的高四位状态为“1110”，其值为“E0H”。

将两次读出的P0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“EDH”。 用同样的方法可以得到其它15个按键的特征编码。

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1.2、根据按键的特征编码，查表得到按键的顺序编码。

将用上述方法得到的16个按键的特征编码按图2按键排列的顺序排成一张特征编码与顺序编码的对应关系表，然后用当前读得的特征编码来查表，当表中有该特征编码时，它所在的位置就是对应的顺序编码。

1.3、矩阵键盘键值查找程序的具体编程 这个演示程序的主要功能有：

1、识别键盘有无按键按下，若无键按下返回。 2、如果有键按下，找出具体的按键值（顺序码）。

===================================================== 矩阵键盘键值查找程序 键值存入30H单元

=====================================================

KEY_SCAN： ;识别键盘有无键按下子程序

MOV P1,#0F0H ;置列线为0，行线为1

MOV A,P1 ;读P1口 ANL A,#0F0H ;取出高四位 MOV B,A ;暂存到B

MOV P1,#0FH ;置列线为1，行线为0 MOV A,P1 ;读P1口 ANL A,#0FH ;取出低四位

ORL A,B ;高四位与低四位逻辑或运算重新组合 CJNE A,#0FFH,KEY_IN1 ;0FFH为无按键按下 RET

KEY_IN1： ;识别具体按键值子程序

MOV B,A ;将按键的特征编码暂存于B

MOV DPTR,#KEYTABLE

MOV R3,#0FFH KEY_IN2:

INC R3 ;顺序码加1

MOV A,R3

MOVC A,@A+DPTR ;查表

CJNE A,B,KEY_IN3 ;比较，若相同则找到按键的特征编码。 MOV A,R3 ;找到特征编码后，取顺序码 MOV 30H,A ;存入30H单元 RET KEY_IN3:

CJNE A,#00H,KEY_IN2 ;末完，继续查

RET ;00H为结束码 ; 特征编码与顺序编码的对应关系表 KEY_TABLE:

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DB 0EEH,0EDH,0EBH,0E7H,0DEH ;0,1,2,3,4, 顺序码 DB 0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDH ;5,6,7,8,9, 顺序码 DB 0BBH,0B7H,07EH,07DH,07BH, 077H ;A,B,C,D,E,F 顺序码 DB 00H ; 结束码

2、8位数码管显示程序的编程方法

根据要使用的数码管的具体位置来确定扫描初值和扫描方向。 根据使用数码管的个数来确定扫描的位数。 准备好要显示的数据，放入相应的显示单元中。

=========================================================== 8位数码管显示子程序

;从右至左依次点亮8个数码管

=========================================================== DISPLAY:

MOV R1,#07FH ;扫描初值送入R1 MOV R2,#08H ;扫描位数送入R2 MOV R0,#30H ;开始填充显示单元

DISP1: MOV A,@R0 ;显示内容送入A MOV DPTR,#TABLE ;获得表头

MOVC A,@A+DPTR ;查表获得显示数据 MOV P0,A ;显示单元数据 MOV P2,R1 ;开始显示当前位 MOV A,R1 ;准备显示下一位 RR A MOV R1,A

INC R0 ;取下一个单元地址 LCALL DELAY2MS ;延时 2 MS

DJNZ R2,DISP1 ;重复显示下一个 RET ;显示完成，返回

因键值显示只需用一位数码管，可将上面的显示程序进行优化，得到下面的显示程序。 ==================================================== 键值显示子程序

==================================================== KEY_PLAER：

MOV A,30H ;键值数据送入A MOV DPTR,#TABLE ;取段码表地址

MOVC A,@A+DPTR ;查显示数据对应段码 MOV P0,A ;段码送入P0口 CLR P2.7 ;第一个数码管显示 CALL DELAY2MS SETB P2.7

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RET TABLE：

DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H

DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH ;0－F

三、演示程序的功能

当你按下矩阵键盘中的任何一个键，蜂鸣器响一声，并在数码管上显示相应的键值。图4为ME300B

开发系统的实际演示图片。

图4 ME300B开发系统显示键值“E”

编程的具体细节请参阅ME300B光盘中的数码管显示键值演示程序。

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