鍵盤(pán)一般由若干個(gè)按鍵組合成開(kāi)關(guān)矩陣，按照其接線方式的不同可分為兩種，一種是獨(dú)立式接法，一種是矩陣式接法。

獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)

獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。由于每個(gè)鍵都單獨(dú)占用一根線，所以每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵可直接由單片機(jī)的I/O口接入，也可由擴(kuò)展I/O口接入。系統(tǒng)中若按鍵數(shù)量較少，而I/O線較多，可采用獨(dú)立式連接方式，硬件、軟件均簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，因此被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。獨(dú)立式鍵盤(pán)是由若干個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)構(gòu)成的，將其與單片機(jī)的I/O口線連起來(lái)，通過(guò)讀I/O口的電平狀態(tài)即可識(shí)別出相應(yīng)的按鍵是否被按下。如圖8-1所示為獨(dú)立式按鍵的電路圖。

圖8-1　獨(dú)立式按鍵的電路圖

如果按鍵不被按下，其端口就為高電平，如果相應(yīng)的按鍵被按下，則端口變?yōu)榈碗娖?，在這種鍵盤(pán)的連接方法中，通常采用下拉電平接法，即各按鍵開(kāi)關(guān)一端接低電平，另一端接單片機(jī)I/O口線，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O口線有確定的高電平。通常用來(lái)做鍵盤(pán)的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種，單片機(jī)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的觸點(diǎn)式微動(dòng)開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)按下按鍵或釋放按鍵時(shí)有一個(gè)特點(diǎn)，就是會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這種抖動(dòng)人是感覺(jué)不到的，但單片機(jī)完全可以感應(yīng)到，因?yàn)閱纹瑱C(jī)處理的速度是在微秒級(jí)的，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)單片機(jī)而言這是一個(gè)很漫長(zhǎng)的過(guò)程。

矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)

所謂矩陣式鍵盤(pán)，即當(dāng)鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I(mǎi)/O口線的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖8-2所示，在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵連接，這樣做的好處是一個(gè)并行口可以構(gòu)成4×4=16個(gè)按鍵，比直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍的按鍵，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，例如，再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一個(gè)鍵（9鍵），由此可見(jiàn)，在需要的按鍵數(shù)量比較多時(shí)，采用矩陣法連接鍵盤(pán)是非常合理的。

圖8-2　矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)

矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)比獨(dú)立式鍵盤(pán)復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，圖8-2中列線通過(guò)電阻接電源，并將行線所接的單片機(jī)4個(gè)I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入端。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有被按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下，行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下，具體的識(shí)別及編程方法如下所述。

確定矩陣式鍵盤(pán)上任何一個(gè)鍵被按下通常采用行掃描法或者行反轉(zhuǎn)法，行掃描法又稱為逐行或列掃描查詢法，是一種最常用的多按鍵識(shí)別方法，行反轉(zhuǎn)法不是經(jīng)常使用，但是在某些特殊場(chǎng)合下也比較適合，在這里僅以行掃描法為例介紹矩陣式鍵盤(pán)的工作原理，行反轉(zhuǎn)法不作詳細(xì)介紹，感興趣的讀者請(qǐng)自行查閱相關(guān)資料。行掃描法的具體任務(wù)如下：

（1）判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下

如圖8-2所示，將全部行線X0～X3置低電平，然后檢測(cè)列線Y0～Y3的狀態(tài)，只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中，若所有列線均為高電平，則表示鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。

（2）判斷閉合鍵所在的位置

在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程，其方法是依次將行線置為低電平（即在置某根行線為低電平時(shí)，其他線為高電平），當(dāng)確定某根行線為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。
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