单片机独立按键与矩阵键盘实现原理
1独立按键
独立按键模块位置示意图
硬件连接原理：
图1.2独立按键原理图
把对应的端口赋值高电平，即“1”，按键按下，端口被拉低至低电平，即“0”，通过检测该端口的电平即可判断按键是否按下。
去抖分析：
按键是机械器件，按下或者松开时有固定的机械抖动，抖动图如下：
图1.3按键抖动示意图
上图看出按键按下和松开的瞬间出现机械抖动，这个抖动时间虽然很短，一般10~15ms，不同按键抖动不同，但对应单片机来说，很轻松就能检测到，单片机是us 级别。
但这个结果并不是我们需要的，实际上只进行一次按键操作，但有可能执行了多次按键结果，这就是抖动造成的，所以大多数产品实际使用中都使用了按键去抖功能。
按键去抖分为硬件去抖和软件去抖，硬件去抖最简单的就是按键2端并联电容，容量根据实验而定。软件去抖使用方便不增加硬件成本，容易调试，所以现在大都使用软件去抖。
软件去抖原理：
1、检测到按键按下后进行10~15ms 延时，用于跳过这个抖动区域；
2、延时后再检测按键状态，如果没有按下表明是抖动或者干扰造成，如果仍旧按下，可以
认为是真正的按下。并进行对应的操作。
3、同样按键释放后也要进行去抖延时，延时后检测按键是否真正松开。
程序样例中没有使用按键释放去抖程序，用户可以自行添加。
多数时候按键需要在释放时才起作用，像电脑鼠标一样，这个时候需要检测按键是否释放，如果没有释放则一直等待。
独立按键控制led
程序如下图：
/*----------------------------------------------- 名称：独立按键控制led 内容：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环------------------------------------------------*/#include //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义sbit key=p1^1; //定义按键输入端口sbit led=p1^2; //定义led输出端口void delayus2x(unsigned char t);//函数声明void delayms(unsigned char t);/*------------------------------------------------ 主函数------------------------------------------------*/void main (void){key=1; //按键输入端口电平置高while (1) //主循环{ if(!key) //如果检测到低电平，说明按键按下 { delayms(10); //延时去抖，一般10-20ms if(!key) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出 { while(!key);//如果确认按下按键等待按键释放，没有释放则一直等待 { led=!led;//释放则执行需要的程序 } } } //主循环中添加其他需要一直工作的程序 }}/*------------------------------------------------ us延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 t=tx2+5 us------------------------------------------------*/void delayus2x(unsigned char t){ while(--t);}/*------------------------------------------------ ms延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编------------------------------------------------*/void delayms(unsigned char t){ while(t--) { //大致延时1ms delayus2x(245); delayus2x(245); }}图1.4独立按键程序
接线方式：
实验现象：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环。
2矩阵键盘
图2.1矩阵键盘模块示意图
矩阵键盘反转扫描：
图2.2矩阵键盘硬件原理图
通过八个io口控制16个按键，节省io口。
重点是弄清基本原理，结合键盘扫描程序代码分析、理解。
1.矩阵键盘逐行扫描（逐行扫描思路简单，但程序较长）
2.矩阵键盘反转扫描（反转扫描程序简短，思路巧妙）
本节着重讲矩阵键盘的反转扫描，逐行扫描将在外部中断部分
程序如下：
/*----------------------------------------------- 名称：矩阵键盘反转扫描------------------------------------------------*/#include //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#define keyport p3sbit dula=p2^1;sbit wela=p2^0;unsigned char code duanma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void delayus2x(unsigned char t);//us级延时函数声明void delayms(unsigned char t); //ms级延时unsigned char keyscan(void);//键盘扫描unsigned char keypro(void);void display(unsigned char aa);/*------------------------------------------------ 主函数------------------------------------------------*/void main (void){unsigned char num; dula=1; p1=0x00; dula=0; wela=1; p1=0x00; wela=0;while (1) //主循环 { num=keypro(); if(num!=0xff) { display(num); }}}void display(unsigned char aa){ dula=1; p1=duanma[aa]; dula=0; }/*------------------------------------------------ 按键扫描函数，返回扫描键值------------------------------------------------*/unsigned char keyscan(void) //键盘扫描函数，使用行列反转扫描法{ unsigned char cord_h,cord_l;//行列值中间变量 keyport=0x0f; //列线输出全为0 cord_h=keyport&0x0f; //读入行线值 if(cord_h!=0x0f) //先检测有无按键按下 { delayms(10); //去抖 if((keyport&0x0f)!=0x0f) { cord_h=keyport&0x0f; //读入行线值 keyport=cord_h|0xf0; //输出当前列线值 cord_l=keyport&0xf0; //读入列线值 while((keyport&0xf0)!=0xf0);//等待松开并输出 return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值 } }return(0xff); //返回该值}/*------------------------------------------------ 按键值处理函数，返回扫键值------------------------------------------------*/unsigned char keypro(void){ switch(keyscan()) { case 0x7e:return 0;break;//0 按下相应的键显示相对应的码值 case 0x7d:return 1;break;//1 case 0x7b:return 2;break;//2 case 0x77:return 3;break;//3 case 0xbe:return 4;break;//4 case 0xbd:return 5;break;//5 case 0xbb:return 6;break;//6 case 0xb7:return 7;break;//7 case 0xde:return 8;break;//8 case 0xdd:return 9;break;//9 case 0xdb:return 10;break;//a case 0xd7:return 11;break;//b case 0xee:return 12;break;//c case 0xed:return 13;break;//d case 0xeb:return 14;break;//e case 0xe7:return 15;break;//f default:return 0xff;break; }}/*------------------------------------------------ us延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 t=tx2+5 us------------------------------------------------*/void delayus2x(unsigned char t){ while(--t);}/*------------------------------------------------ ms延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编------------------------------------------------*/void delayms(unsigned char t){ while(t--) { //大致延时1ms delayus2x(245); delayus2x(245); }}矩阵键盘反转扫描程序
接线方式：
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去抖分析：
按键是机械器件，按下或者松开时有固定的机械抖动，抖动图如下：
图1.3按键抖动示意图
上图看出按键按下和松开的瞬间出现机械抖动，这个抖动时间虽然很短，一般10~15ms，不同按键抖动不同，但对应单片机来说，很轻松就能检测到，单片机是us 级别。
但这个结果并不是我们需要的，实际上只进行一次按键操作，但有可能执行了多次按键结果，这就是抖动造成的，所以大多数产品实际使用中都使用了按键去抖功能。
按键去抖分为硬件去抖和软件去抖，硬件去抖最简单的就是按键2端并联电容，容量根据实验而定。软件去抖使用方便不增加硬件成本，容易调试，所以现在大都使用软件去抖。
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1、检测到按键按下后进行10~15ms 延时，用于跳过这个抖动区域；
2、延时后再检测按键状态，如果没有按下表明是抖动或者干扰造成，如果仍旧按下，可以
认为是真正的按下。并进行对应的操作。
3、同样按键释放后也要进行去抖延时，延时后检测按键是否真正松开。
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程序如下图：
/*----------------------------------------------- 名称：独立按键控制led 内容：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环------------------------------------------------*/#include //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义sbit key=p1^1; //定义按键输入端口sbit led=p1^2; //定义led输出端口void delayus2x(unsigned char t);//函数声明void delayms(unsigned char t);/*------------------------------------------------ 主函数------------------------------------------------*/void main (void){key=1; //按键输入端口电平置高while (1) //主循环{ if(!key) //如果检测到低电平，说明按键按下 { delayms(10); //延时去抖，一般10-20ms if(!key) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出 { while(!key);//如果确认按下按键等待按键释放，没有释放则一直等待 { led=!led;//释放则执行需要的程序 } } } //主循环中添加其他需要一直工作的程序 }}/*------------------------------------------------ us延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 t=tx2+5 us------------------------------------------------*/void delayus2x(unsigned char t){ while(--t);}/*------------------------------------------------ ms延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编------------------------------------------------*/void delayms(unsigned char t){ while(t--) { //大致延时1ms delayus2x(245); delayus2x(245); }}图1.4独立按键程序
接线方式：
实验现象：按一次按键，led点亮，再按一次熄灭，以此循环。
2矩阵键盘
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矩阵键盘反转扫描：
图2.2矩阵键盘硬件原理图
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1.矩阵键盘逐行扫描（逐行扫描思路简单，但程序较长）
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/*----------------------------------------------- 名称：矩阵键盘反转扫描------------------------------------------------*/#include //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#define keyport p3sbit dula=p2^1;sbit wela=p2^0;unsigned char code duanma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void delayus2x(unsigned char t);//us级延时函数声明void delayms(unsigned char t); //ms级延时unsigned char keyscan(void);//键盘扫描unsigned char keypro(void);void display(unsigned char aa);/*------------------------------------------------ 主函数------------------------------------------------*/void main (void){unsigned char num; dula=1; p1=0x00; dula=0; wela=1; p1=0x00; wela=0;while (1) //主循环 { num=keypro(); if(num!=0xff) { display(num); }}}void display(unsigned char aa){ dula=1; p1=duanma[aa]; dula=0; }/*------------------------------------------------ 按键扫描函数，返回扫描键值------------------------------------------------*/unsigned char keyscan(void) //键盘扫描函数，使用行列反转扫描法{ unsigned char cord_h,cord_l;//行列值中间变量 keyport=0x0f; //列线输出全为0 cord_h=keyport&0x0f; //读入行线值 if(cord_h!=0x0f) //先检测有无按键按下 { delayms(10); //去抖 if((keyport&0x0f)!=0x0f) { cord_h=keyport&0x0f; //读入行线值 keyport=cord_h|0xf0; //输出当前列线值 cord_l=keyport&0xf0; //读入列线值 while((keyport&0xf0)!=0xf0);//等待松开并输出 return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值 } }return(0xff); //返回该值}/*------------------------------------------------ 按键值处理函数，返回扫键值------------------------------------------------*/unsigned char keypro(void){ switch(keyscan()) { case 0x7e:return 0;break;//0 按下相应的键显示相对应的码值 case 0x7d:return 1;break;//1 case 0x7b:return 2;break;//2 case 0x77:return 3;break;//3 case 0xbe:return 4;break;//4 case 0xbd:return 5;break;//5 case 0xbb:return 6;break;//6 case 0xb7:return 7;break;//7 case 0xde:return 8;break;//8 case 0xdd:return 9;break;//9 case 0xdb:return 10;break;//a case 0xd7:return 11;break;//b case 0xee:return 12;break;//c case 0xed:return 13;break;//d case 0xeb:return 14;break;//e case 0xe7:return 15;break;//f default:return 0xff;break; }}/*------------------------------------------------ us延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 t=tx2+5 us------------------------------------------------*/void delayus2x(unsigned char t){ while(--t);}/*------------------------------------------------ ms延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12m，精确延时请使用汇编------------------------------------------------*/void delayms(unsigned char t){ while(t--) { //大致延时1ms delayus2x(245); delayus2x(245); }}矩阵键盘反转扫描程序
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