独立按键和矩阵按键c语言,单片机独立按键与矩阵按键原理图

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单片机独立按键与矩阵按键原理图

时间:2017-02-22 12:40 来源:电工之家

单片机独立按键与矩阵按键原理图

独立按键

通常的按键分为独立式按键和矩阵式按键两种，独立式按键比较简单，并且与独立的输入线相连接，如图13-1所示图13-1 独立式按键电路图

4条输入线接到单片机的IO口上，当按键K1按下时，+5V通过电阻R1然后再通过按键K1最终进入GND形成一条通路，那么这条线路的全部电压都加到了R1这个电阻上，KeyIn1这个引脚就是个低电平。当松开按键后，线路断开，就不会有电流通过，那么KeyIn1和+5V就应该是等电位，是一个高电平。我们就可以通过KeyIn1这个IO口的高低电平来判断是否有按键按下。

这个电路中按键的原理我们清楚了，但是实际上在我们的单片机IO口内部，也有一个上拉电阻的存在。我们的按键是接到了P2口上，P2口上电默认是准双向IO口，我们来简单了解一下这个准双向IO口的电路，如图13-2所示。图13-2 准双向IO口结构图

首先说明一点，就是我们现在绝大多数单片机的IO口都是使用MOS管而非三极管，但用在这里的MOS管其原理和三极管是一样的，因此在这里我用三极管替代它来进行原理讲解，把前面讲过的三极管的知识搬过来，一切都是适用的，有助于理解。

图13-2方框内的电路都是指单片机内部部分，方框外的就是我们外接的上拉电阻。这个地方大家要注意一下，就是当我们要读取外部按键信号的时候，首先单片机必须得给个‘1’，也就是高电平，这样我们才能正常的读取外部的按键信号，我们来分析一下缘由。

当内部输出是高电平，经过一个反向器变成低电平，NPN三极管不会导通，那么单片机IO口从内部来看，由于上拉电阻R的存在，所以是一个高电平。当外部没有按键按下将电平拉低的话，VCC也是+5V，他们之间虽然有2个电阻，但是没有压差，就不会有电流，线上所有的位置都是高电平，这个时候我们就可以正常读取到按键的状态了。

当内部输出是个低电平，经过一个反相器变成高电平，NPN三极管导通，那么单片机的内部IO口就是个低电平，这个时候，外部虽然也有上拉电阻的存在，但是两个电阻是并联关系，不管按键是否按下，单片机的IO口上输入到单片机内部的状态都是低电平，我们就无法正常读取到按键的状态了。

这个和水流其实很类似的。内部和外部，只要有一边是低电位，那么电流就会顺流而下，由于只有上拉电阻，下边没有电阻分压，直接到GND上了，所以不管另外一边是高还是低，那电位肯定就是低电位了。

这里得到一个结论，这种具有上拉的准双向IO口，如果要正常读取外部信号的状态，必须首先得保证自己输出的电平是‘1’，如果输出‘0’，则无论外部信号是高是低，这个引脚读进来的都是低。

矩阵按键

我们在使用按键的时候有这样一种使用经验，当需要多个按键的时候，如果做成独立按键会大量占用IO口，因此我们引入了矩阵按键，如图13-3所示，使用了8个IO口来实现16个按键。图13-3 矩阵按键

其实独立按键理解了，矩阵按键也简单，我们来分析一下。图13-3中，一共有4组按键，我们只看其中一组，如图13-4所示。大家认真看一下，当KeyOut1输出一个低电平，KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4这三个输出高电平时，是否相当于4个独立按键呢。图13-4 矩阵按键变独立按键

我们先用一个简单的程序来实现这4个独立按键的使用。

#include

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

sbit LED9 = P0^7;

sbit LED8 = P0^6;

sbit LED7 = P0^5;

sbit LED6 = P0^4;

sbit KEY1 = P2^4;

sbit KEY2 = P2^5;

sbit KEY3 = P2^6;

sbit KEY4 = P2^7;

void main(void)

{

//选择独立LED进行显示

P0 = 0xFF; //初始化P0

ADDR0 = 0;

ADDR1 = 1;

ADDR2 = 1;

ADDR3 = 1;

ENLED = 0;

P2 = 0xF7; //选中第一行按键以进行扫描

while(1)

{

//将按键扫描引脚的值传递到LED上

LED9 = KEY1; //按下时为0，对应的LED点亮

LED8 = KEY2;

LED7 = KEY3;

LED6 = KEY4;

}

这个程序可以实现当按下K1、K2、K3或者K4任何一个按键或者多个按键的时候，我们对应赋值的小灯就会点亮，松开按键的时候，小灯就熄灭。

从这里可以看出来，其实独立按键本身就是矩阵按键中的一种情况而已。

13.3按键消抖

绝大多数情况下，我们按按键是不能一直按住的，所以我们通常是判断按键从按下到弹起两种状态发生变化了，就认为是有按键按下。

程序上，我们可以把每次按键状态都存储起来，当下一次按键状态读进来的时候，与当前按键状态做比较，如果发现这两次按键状态不一致，就说明按键发生动作了，当上一次的状态是未按下、现在是按下，此时的按键动作就是“按下”；当上一次的状态是按下、现在是未按下，此时的按键动作就是“弹起”。显然，每次按键动作都会包含一次“按下”动作和一次“弹起”动作，我们可以任选一个动作来执行程序，或者两个都用以执行不同的程序也是可以的。下面还是用程序来直观的看一下。