4X4行列式鍵盤控制電路（一）

1.概述

鍵盤是一組按壓式開(kāi)關(guān)的集合，是微機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，用于輸入數(shù)據(jù)和命令。鍵盤的每一個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼，稱為鍵碼。鍵盤系統(tǒng)的主要工作包括及時(shí)發(fā)現(xiàn)有鍵閉合，求閉合鍵的鍵碼。根據(jù)這一過(guò)程的不同，鍵盤可以分為兩種，即編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過(guò)一個(gè)編碼電路來(lái)識(shí)別閉合鍵的鍵碼，非編碼鍵盤是通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別鍵碼。由于非編碼鍵盤的硬件電路簡(jiǎn)單，用戶可以方便地增減鍵的數(shù)量，因此在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，非編碼鍵盤得到廣泛的應(yīng)用，有較好的應(yīng)用價(jià)值。

2.設(shè)計(jì)原理

首先應(yīng)該了解本次設(shè)計(jì)的基本要求和目的，再通過(guò)查找資料了解80C51單片機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)圖，數(shù)碼顯示管的結(jié)構(gòu)和工作原理。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以將單片機(jī)P3口接4&TImes;4鍵盤，P0口接數(shù)碼顯示管，根據(jù)掃描原理進(jìn)行行掃描，用CJNE指令判斷P3口的狀態(tài)。采用軟件延時(shí)去抖動(dòng)，用MOVCA，@A+DPTR取鍵值。

建立鍵值對(duì)應(yīng)的顯示碼，通過(guò)查表指令實(shí)現(xiàn)鍵值的顯示。由此畫(huà)出設(shè)計(jì)流程圖和利用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。最后利用Proteus畫(huà)出電路圖進(jìn)行仿真。其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

3.單元電路設(shè)計(jì)

3.1.顯示電路

按顯示方式分，用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的方法有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示兩種。

靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后需要刷新，直到下一次顯示內(nèi)容需要更新時(shí)再傳送新的數(shù)據(jù)，這種方法顯示穩(wěn)定，占用CPU時(shí)間少。本設(shè)計(jì)主要是用的動(dòng)態(tài)顯示，它的特點(diǎn)正好與靜態(tài)顯示相反，需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但動(dòng)態(tài)顯示所需硬件少，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，能節(jié)省線路板空間。采用1位8段共陰極LED，P0口作為L(zhǎng)ED顯示碼輸出端，因?yàn)橹徊捎?位數(shù)碼管，因此線選端直接接地。

如圖2所示。

3.2.鍵盤電路

用AT89S51的并行口P3接4&TImes;4行列式鍵盤，以P3.0-P3.3作輸出線，以P3.4-P3.7作輸入線；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0-F”序號(hào)。對(duì)應(yīng)的按鍵的序號(hào)排列如圖3所示。

3.3.電路仿真

采用Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，在仿真之前先按照預(yù)設(shè)值好的電路圖進(jìn)行連線，以及布局，最后確定線路已連接好，將匯編程序編譯生成。hex文件，加載到51芯片中，再運(yùn)行開(kāi)始仿真，電路仿真效果圖如圖4所示。

4X4行列式鍵盤控制電路（二）

如圖2所示，用AT89S51的并行口P1接4&TImes;4矩陣鍵盤，以P1.0-P1.3作輸入線，以P1.4-P1.7作輸出線;在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0-F”序號(hào)。對(duì)應(yīng)的按鍵的序號(hào)排列如圖1所示：

圖1

1.把“單片機(jī)系統(tǒng)“區(qū)域中的P3.0-P3.7端口用8芯排線連接到“4X4行列式鍵盤”區(qū)域中的C1-C4R1-R4端口上;

2.把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7端口用8芯排線連接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè)a-h端口上;要求：P0.0/AD0對(duì)應(yīng)著a，P0.1/AD1對(duì)應(yīng)著b，……，P0.7/AD7對(duì)應(yīng)著h。

圖2

4X4行列式鍵盤控制電路（三）

PIC單片機(jī)人機(jī)接口模塊4&TImes;4行列式鍵盤的電路設(shè)計(jì)

本實(shí)例的4×4行列式鍵盤的原理圖如圖1所示，在輸出時(shí)，采用端口C的低4位來(lái)顯示按鍵的輸入值。

圖1 外部上電復(fù)位電路

單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路可以采用如圖2所示的電路，也可以采用一種更加簡(jiǎn)單的時(shí)鐘電路，即如圖2所示的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。在實(shí)現(xiàn)時(shí)也可以用PIC16C5X端口作為輸入端，其電路如圖3所示。

圖2 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路

圖3  4×4行列式鍵盤的電路圖

其中，RD0～RD3用來(lái)進(jìn)行列掃描，RD4～RD7用來(lái)進(jìn)行行掃描。RD4～RD7各自通過(guò)一個(gè)電阻接到電源上，并和RD0～RD3通過(guò)一個(gè)按鍵連接起來(lái)。

當(dāng)一個(gè)按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行輸入口的電平為通過(guò)按鍵連接的列輸入端口的電平。普通狀態(tài)下，各個(gè)列端口的輸出是低電平，在掃描到任一行端口的電壓變低后，再將4條列端口

的電平變?yōu)楦唠娖?，每一個(gè)列端口依次變低，然后判斷出現(xiàn)低電平的行端口是否為低電平，如果是，則可以確定是哪一個(gè)按鍵按下。

圖4  端口C的低4位輸出電路圖

在輸出顯示時(shí)，采用端口C的低4位作為輸出，4位二進(jìn)制的輸出對(duì)應(yīng)16個(gè)按健，按下按鍵后，就會(huì)在端口C的低4位輸出，直到再一次按動(dòng)其他的按鍵輸出才會(huì)改變。端口C的低4位輸出電路圖如圖4所示。