4×4 矩陣式鍵盤電路的改進
出處:eefocus 發(fā)布于:2018-05-09 16:32:00
本文向大家推薦一個精簡IO接口的4×4鍵盤電路,該鍵盤電路僅僅使用4條IO接口引線,即可完成一般需要8位接口才能完成的功能。
在51單片機系統(tǒng)中,經(jīng)常使用4×4鍵盤,一般情況下,都是使用一個8位的接口,外接16個按鍵。
下圖就是一個常規(guī)的4×4鍵盤電路圖。

這種常規(guī)的矩陣鍵盤電路,相信大家都司空見慣了,好多人都會編寫它的驅(qū)動程序。
圖中使用了P0口的8個引腳(P0.0~P0.7),分別驅(qū)動鍵盤的行和列。按鍵的編號,在圖中分別標(biāo)注了0~F。
檢測按鍵的一般的思路是在四個列線,分別輸出一個低電平,然后輸入行線,逐行檢測是否存在低電平。
如果在某行有低電平出現(xiàn),就說明該行、列的交叉點上的按鍵,被按下了。
其實,這些行、列引線,是“分時”工作的,當(dāng)在某一列輸出低電平的時候,其它的列,輸出的就是高電平。
如果利用這些輸出高電平的列,進行輸入,那么就可以極大的節(jié)省IO接口的引線數(shù)量。
基于這個道理,在上圖中,下面的四個列驅(qū)動引線(P0.4~P0.7),就完全可以省去,只是使用行驅(qū)動的引腳(P0.0~P0.3)來分時輸出低電平即可。
電路見下圖。

為了對引腳之間進行隔離,圖中加上了四個二極管,確保只有在引腳輸出低電平的時候,方可把鍵盤中相應(yīng)的列置為0。
針對這個電路,對按鍵的檢測方法,和常規(guī)的4×4鍵盤檢測思路是相同的,例如:
當(dāng)在P0.0輸出低電平,即左邊的列為0,這時檢測P0.1、P0.2及P0.3是否為0,可以判斷左邊的三個按鍵是否按下;
當(dāng)在P0.1輸出低電平,即左邊第二列為0,這時檢測P0.0、P0.2及P0.3是否為0,可以判斷左邊第二列的三個按鍵是否按下;
…………;
這個檢測按鍵是否按下的思路非常簡單,會編寫常規(guī)4×4鍵盤驅(qū)動程序的網(wǎng)友,肯定都會編寫出來這種電路的驅(qū)動程序。
因為行和列使用了相同的IO引線,實際上,連接在同一個引線的行、列交叉點處的按鍵,就已經(jīng)失效了,那么就把把原來的按鍵,移動出來,把二極管畫在交叉點,電路如下所示。

再把移出來四個按鍵連接在IO引線,另一端直接接地;把其它按鍵的編號,再整理一下,就成了下圖電路。

這個電路比常規(guī)的4×4鍵盤電路僅僅多用了四個二極管,但是卻節(jié)省了四條IO接口引線,這個意義是十分巨大的。
按照這個電路的設(shè)計思路,使用 n 條IO接口引線,就可以驅(qū)動 n×n 個按鍵。
那么用5個IO引腳,就可以驅(qū)動5×5的鍵盤,這就足以滿足各種應(yīng)用了。
網(wǎng)上也有一些其它類型的節(jié)省接口的鍵盤電路,但是都有不足,不是電路過于復(fù)雜,就是驅(qū)動的按鍵個數(shù)較少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及本電路簡單實用。
做而論道已經(jīng)按照這個電路制作了PCB板,外形和常規(guī)4×4鍵盤電路板相差無幾。二極管體積很小,布線并沒有障礙。
實踐證明,這是個完美的精簡接口的4×4鍵盤電路,不僅可以用在51單片機系統(tǒng),在使用其它MCU組建的電路中同樣適用。
針對這個電路,做而論道已經(jīng)用匯編語言和C語言編寫出了驅(qū)動程序,因為匯編語言可以使用“位操作”指令,所以程序的比較簡單;C語言的程序,就顯得累贅一些。
程序暫時就不公布了,有興趣的網(wǎng)友可以來討論。
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