4×4矩陣鍵盤(pán)的工作原理與編程

一、硬件工作原理的簡(jiǎn)單介紹

該實(shí)驗使用ME300B上的8位數碼管顯示電路和4×4矩陣鍵盤(pán)電路?，F將這二部分的電路工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：

1、4×4矩陣鍵盤(pán)的工作原理

矩陣鍵盤(pán)又稱(chēng)為行列式鍵盤(pán)，它是用4條I/O線(xiàn)作為行線(xiàn)，4條I/O線(xiàn)作為列線(xiàn)組成的鍵盤(pán)。在行線(xiàn)和列線(xiàn)的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤(pán)中按鍵的個(gè)數是4×4個(gè)。這種行列式鍵盤(pán)結構能夠有效地提高單片機系統中I/O口的利用率。

圖1為ME300B矩陣鍵盤(pán)電路圖，行線(xiàn)接P1.4－P1.7，列線(xiàn)接P1.0－P1.3。

圖1矩陣鍵盤(pán)電路

圖2按鍵排列

2、數碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路

　　在ME300B開(kāi)發(fā)系統中，采用了8位數碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。它將所有數碼管的8個(gè)段線(xiàn)相應地并接在一起，并接到AT89S51的P0口，由P0口控制字段輸出。而各位數碼管的共陽(yáng)極由AT89S51的P2口控制Q20－Q27來(lái)實(shí)現8位數碼管的位輸出控制。

這樣，對于一組數碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來(lái)控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來(lái)控制顯示的字形，稱(chēng)為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來(lái)選擇第幾位數碼管工作，稱(chēng)為位碼。

由于各位數碼管的段線(xiàn)并聯(lián)，段碼的輸出對各位數碼管來(lái)說(shuō)都是相同的。因此，同一時(shí)刻如果各位數碼管的位選線(xiàn)都處于選通狀態(tài)的話(huà)，8位數碼管將顯示相同的字符。若要各位數碼管能夠顯示出與本位相應的字符，就必須采用掃描顯示方式。即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線(xiàn)處于導通狀態(tài)，而其它各位的位選線(xiàn)處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)，段線(xiàn)上輸出相應位要顯示字符的字型碼。這樣同一時(shí)刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數碼管顯示出將要顯示的字符。

雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現的，而且同一時(shí)刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數碼管具有余輝特性和人眼有視覺(jué)暫留現象，只要每位數碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺(jué)印象就會(huì )是連續穩定地顯示。

圖3數碼管電路

數碼管不同位顯示的時(shí)間間隔可以通過(guò)調整延時(shí)程序的延時(shí)長(cháng)短來(lái)完成。數碼管顯示的時(shí)間間隔也能夠確定數碼管顯示時(shí)的亮度，若顯示的時(shí)間間隔長(cháng)，顯示時(shí)數碼管的亮度將亮些，若顯示的時(shí)間間隔短，顯示時(shí)數碼管的亮度將暗些。若顯示的時(shí)間間隔過(guò)長(cháng)的話(huà)，數碼管顯示時(shí)將產(chǎn)生閃爍現象。所以，在調整顯示的時(shí)間間隔時(shí)，即要考慮到顯示時(shí)數碼管的亮度，又要數碼管顯示時(shí)不產(chǎn)生閃爍現象。

在ME300B單片機開(kāi)發(fā)系統中使用數碼管來(lái)顯示信息時(shí)，要將JP2的2、3端短接。見(jiàn)圖3

二、演示程序的編程方法

1、4×4矩陣鍵盤(pán)的編程方法：

1.1、先讀取鍵盤(pán)的狀態(tài)，得到按鍵的特征編碼。

先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。將兩次讀取結果組合起來(lái)就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個(gè)鍵的特征編碼。

舉例說(shuō)明如何得到按鍵的特征編碼：

假設“1”鍵被按下，找其按鍵的特征編碼。

從P1口的高四位輸出低電平，即P1.4－P1.7為輸出口。低四位輸出高電平，即P1.0－P1.3為輸入口。讀P1口的低四位狀態(tài)為“1101”，其值為“0DH”。

再從P1口的高四位輸出高電平，即P1.4－P1.7為輸入口。低四位輸出低電平，即P10－P13為輸出口，讀P1口的高四位狀態(tài)為“1110”，其值為“E0H”。

將兩次讀出的P0口狀態(tài)值進(jìn)行邏輯或運算就得到其按鍵的特征編碼為“EDH”。

用同樣的方法可以得到其它15個(gè)按鍵的特征編碼。

1.2、根據按鍵的特征編碼，查表得到按鍵的順序編碼。

將用上述方法得到的16個(gè)按鍵的特征編碼按圖2按鍵排列的順序排成一張特征編碼與順序編碼的對應關(guān)系表，然后用當前讀得的特征編碼來(lái)查表，當表中有該特征編碼時(shí)，它所在的位置就是對應的順序編碼。

1.3、矩陣鍵盤(pán)鍵值查找程序的具體編程

這個(gè)演示程序的主要功能有：

1、識別鍵盤(pán)有無(wú)按鍵按下，若無(wú)鍵按下返回。

2、如果有鍵按下，找出具體的按鍵值（順序碼）。