单片机的键盘接口

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在开发单片机的应用系统中，键盘接口是最常用的人机接口。键盘按照是否进行硬件编码可分为编码键盘与非编码键盘，PC机上的键盘是典型的编码键盘，而单片机应用系统中的键盘一般采用非编码键盘便可满足需要。所谓非编码键盘实际上就是一组开关，键按下，开关接通。是否有键按下，按下的是哪个键由单片机对I／O端口的扫描完成(而编码键盘会自动提供所按键的编码)，这时，键盘的排布方式不同形成了不同的键盘接口方式。

一、一维直读方式

每个独立的按键接到单片机的一根I／O端口引线上，如图1。直接读入I／O端口(MOV A，P1)便可判断出所按下的键(有键按下对应的P1.X=0，否则为1)。

这种方式的硬件简单，但占用的I／O引线较多，N位I／O引线只能构成N个键的键盘，适用于按键较少的系统。

二、硬件编码方式

将第一种方式的键信号先送人编码器，再由单片机的I／O引线读入，如图2。这种方式克服了一维直读方式占用接口多的缺点，若由N位I／O引线，使用相应的编码器，理论上最多可构成2N个键的键盘，但需要增加硬件编码电路。

三、行列式方式

由N条I／O线组成行，M条I／O线组成列，行列引线的交点上设置一个按键，如图3。行为输入端口，列为输出端口。读键状态采用扫描方式，先判断是否有键按下：列线输出全“0”，读入列信号，若全为“1”则无键按下，否则有键按下。再判断按下的为哪个键：列输出线逐位输出“0”，读入行输入端口，从而判断出按下的键所在的行与列，由此计算键值。这种方式占用的I／O引线较少，若N位I／O形成方阵，则最多可构成N2／4个键的键盘，而且不需增加硬件电路，只是软件相对复杂一些。这是一种最常用的键盘接口方式。

四、二维直读方式

键盘排布依旧采用行列式方式，每个键有两个触点，如图4。有键按下，该键对应的行线与列线同时变为“0”，否则为“1”，因此键的状态可以通过直接读人I／O端口据其两位来反映。这种方式具有独立式和行列式方式的优点，但缺点是要求按键含有两个触点。该方式同行列式方式一样，若N位I／O形成方阵，则最多可构成N2／4个键的键盘。

五、交互方式

在这种方式中，N位I／O线既作为输入行线又作为输出列线，输入与输出交互使用，在行列每一个独立的交点上设置一个按键，如图5。N位I／O引线，最多可构成N(N-1)／2个键的键盘，比行列式方式占用的I／O引线少，但这种方式要求I／O线必须是可位控的双向或准双向I／O口。如8031的P1口，8155的PC口。键盘读键方式与行列式方式相似，I／O端口逐位输出“0”(其他各位送“1”)，再读入该端口，依次查 询除送出低电平以外的其他各位。为低则有键按下。从读键方式我们可以看到：该方式键值有重码，例如：第i行、第j列有键按下，在此方式中第i行同时为第i列，第j行同时为第i列，也可认为按下的键是第j行，第i列的从而形成重码。

六、双交互方式

该方式与交互方式相似，但在交互方式中键值有重码，如图6。第i行、第j列与第i行、第i列的键不独立，为此在I／O引线作列线时加入二极管隔离，这样使左下角和右下角交叉点不再重复，除对角线上外，每个交点上都可设一个按键，从而使键盘的容量比交互方式增加了一倍，即：N位I／O引线，最多可构成N(N-1)容量的键盘。键扫描程序及键值的计算与交互方式相同。

以上各种键盘接口，均使用单片机本身的并行I／O端口加以说明。若单片机I／O端口不够使用时，一般可扩展并行I／O芯片，如：8255，8155等，软件编程与键值的求法可把握上述基本原理自行设计。另外，也可选用专用的键盘接口芯片进行键盘接口的设计，如：8279。但上述几种方式是较基本，简单亦是较常用的，可根据具体情况来选用设计自己的键盘接口。