键盘扫描原理及应用键盘.doc

本资源为网上搜集而来，如果该程序涉及或侵害到您的版权请立即写信通知我 键盘扫描 键盘是由按键构成，是单片机系统里最常用的输入设备。我们可以通过键 盘输入数据或命令来实现简单的人-机通信。 1. 按键及键抖动 按键是一种常开型按钮开关。平时，按键的两个触点处于断开状态，按下 按键时两个触点才闭合（短路）。如图 1-1 所示，平常状态下，当按键 K 未被按 下时，按键断开，PA0 输入口的电平为高电平；当按键 K 被按下时，按键闭合， PA0 输入口的电平为低电平。 图 1-1 按键电路 图 1-2 按键抖动 一般的按键所用开关都是机械弹性开关，由于机械触点的弹性作用，按键开 关在闭合时不会马上稳定地连接，在断开进也不会马上完全的断开，在闭合和断 开的瞬间均有一连串的抖动。按键按下的电压信号波形图如图 1-2 所示，从图中 可以看出按键按下和松开的时候都存在着抖动。抖动时间的长短因按键的机械特 性不同而有所不同，一般为 5ms～10ms。 如果不处理键抖动，则有可能引起一次按键被误读成多次，所以为了确保能 够正确地读到按键，必须去除键抖动，确保在按键的稳定闭合和稳定断开的时候 来判断按键状态，判断后再做处理。按键在去抖动，可用硬件或软件两种方法消 除。由于使用硬件方法消除键抖动，一般会给系统的成本带来提高，所以通常情 况下都是使用软件方法去除键抖动。 常用的去除键抖动的软件方法有很多种，但是都离不开基本的原则：就是要么避 开抖动的时候检测按键或是在抖动的时候检测到的按键不做处理。这里说明一下 常用的两种方法： 第一种方法是检测到按键闭合电平后先执行一个延时程序，做一个 12ms～ 24ms 的延时，让前抖动消失后再一次检测按键的状态，如果仍是闭合状态的电 平，则认为真的有按键按下；若不是闭合状态电平，则认为没有键按下。若是要 判断按键松开的话，也是要在检测到按键释放电平之后再给出 12ms～24ms 的延 时，等后抖动消失后再一次检测按键的状态，如果仍为断开状态电平，则确认按 键松开。这种方法的优点是程序比较简单，缺点是由于延时一般采用跑空指令延 时，造成程序执行效率低。 第二种方法是每隔一个时间周期检测一次按键，比如每 5ms 扫描一次按键， 要连续几次都扫描到同一按键才确认这个按键被按下。一般确认按键的扫描次数 由实际情况决定，扫描次数的累积时间一般为 50ms～60ms。比如，以 5ms 为基 本时间单位去扫描按键的话，前后要连续扫描到同一个按键 11 次而达到 50ms 来确认这个按键。按键松开的检测方法也是一样要连续多次检测到按键状态为断 开电平才能确认按键松开。这种方法的优点是程序执行效率高，不用刻意加延时 指令，而且这种方法的判断按键抗干扰能力要更好；缺点是程序结构较复杂。 在以下的介绍中，我们将使用第二种方法来去除键抖动。 2. 键盘结构及工作原理 键盘一般有独立式和行列式（矩阵式）两种。当然还有其它的结构，比如交 互式结构等等，不过其它的结构比较少用，在这里就不介绍了。在中颖的单片机 中，有些单片机的 LCD 驱动引脚的 SEGMENT 口可以共享按键扫描口，当选择为按 键扫描口时，可以使用这些口来扫描按键，所以在外部电路可以连接 LCD 和按键 矩阵，采用分时扫描进行处理，下面也将介绍这个特殊应用的方法和注意的地方。 ? 独立式键盘结构 独立式键盘是指各个按键相互独立地连接到各自的单片机的 I/O 口，I/O 口只需要做输入口就能读到所有的按键。 独立式键盘可以使用上拉电阻也可以使用下拉电阻，基本原理是一样 的。使用上拉电阻的独立式键盘结构如图 1-3 所示。 图 1-3 独立式键盘结构 图 1-3 所示的是利用 PB 口和 PC 口共 8 个 I/O 口独自连接 8 个按键，使 用外部上拉电阻构成的独立式键盘。在中颖的单片机中，有很多型号的单片 机有 I/O 内部上拉电阻或内部下拉电阻，所以在实际应用，若是使用到这样 的单片机，是不需要接外部上拉电阻或下拉电阻了，只需在程序中把内部上 拉电阻或内部下拉电阻打开即可。 从图 1-3 可以看出，当按键没有被按下的时候，连接到该按键的 I/O 口 输入电平为高电平，当按键按下去之后，输入电平则变为低电平。所以要判 别有无按键按下，只需判断输入口的电平即可，程序写起来十分方便。 这种键盘虽然有电路简单、程序容易写的优点，但是也有缺点：当按键 个数较多的时候，要占用较多的 I/O 口资源。所以当按键个数比较多的时候， 比较少用这样的按键结构，而是使用下面我们要讲的行列式结构。 ? 行列式键盘结构 为了减少键盘占用太多的单片机 I/O 口资源，当按键个数较多的时候， 通常都使用行列式键盘。 行列式键盘同样可以使用上拉电阻或是下拉电阻，使用上拉电阻的行列 式键盘结