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第16 章 51 系列单片机扩展键盘 学以致用是学习的一个基本原则。前面的章节全面介绍了单片机及编程语言。从本章开始， 将向读者展示单片机及其C51 语言在不同应用场合的应用。首先是人机交互中最常用的键盘。 本章将对键盘及其编程进行详细的讲解。通过本章的学习，读者应该实现如下几个目标。 了解键盘的种类。 掌握键盘的基本原理。 掌握阵列式键盘的使用。 16.1 键盘的种类 一提到键盘，读者首先想到的一定是计算机的键盘，这是一种典型的键盘形式。这里讨论 的键盘则具有更为广泛的含义。键盘就是在人机交互系统中用来输入控制信号或数据的接口。 这样，一个或者几个按键也可以称之为键盘。 在单片机系统中，键盘是与单片机进行人机交互的最基本的途径，其以按键的形式来设置 控制功能或输入数据。按键的输入状态本质上是一个开关量。人们通过键盘输入一些命令或数 据，以达到控制单片机运行的目的。 常用的键盘有直接式按键键盘和阵列式按键键盘两种。直接式按键键盘接口简单，适合于 简单而且少的开关量的输入。阵列式按键键盘则适合于输入参数较多、功能复杂的系统，可以 最大限度地使用单片机的引脚资源。 16.1.1 直接式按键键盘 直接式按键键盘就是采用单独的按键开关，直接连接到一个单片机的输入引脚上，每个按 键占用一个单片机的I/O 接口，如图16-1 所示。图中采用了上拉接口方式，每个I/O 接口的状 态不会影响到其他接口的工作状态。当没有按键按下的时候，I/O 端口输入的是高电平，当按 键按下的时候，I/O 端口输入的是低电平，从而实现端口电平的变化来达到按键输入的目的。 5V 单片机 图16-1 直接式按键键盘 21 天学通51 单片机开发（第2 版） 直接式按键盘接口电路配置灵活，结构简单，例如可以使用一个 8 位的并行接口接入 8 路按键开关输入，这种接口最大的优点就是可以用软件识别所有 256 （28 ）种不同可能的开 关组合状态。其缺点是占用的 I/O 接口太多，在按键数目比较多的时候，需要单片机具有较 多的I/O 端口资源才能够满足要求，因此只适用于输入按键数目比较少的情况或者程序比较 简单的场合。 在单片机系统中，直接式按键键盘所采用的按键开关如图 16-2 所示。 图16-2 按键开关 16.1.2 阵列式按键键盘 阵列式按键键盘是将各个开关排列成行和列的阵列结构，如图 16-3 所示。其中，单片机 的I/O 接口一部分作为行线，一部分作为列线，按键布置在行线和列线的交叉点上。 行列式键盘中的按键数量可以达到行线线数与列线线数的乘积。例如一个8 位的I/O 接口 最多可以布置的按键数为4×4 16 个。这样，阵列式按键键盘解决了直接式按键键盘占用引脚 多的不足。 阵列式键盘接口的最大优点就是可以用最少的I/O 接口资源，实现最多的按键输入。与直 接式键盘接口相比，要节省很多单片机的I/O 接口，适合应用于按键数目较多的场合。 5V 10K 10K 10K 10K I/O 0 I/O 1 I/O 2 单片机 I/O 3 I/O 4 I/O 5