单片机矩阵键盘工作原理 矩阵键盘工作原理图

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矩阵式键盘的工作原理是什么?

如图所示eLq星座分析

矩阵式键盘eLq星座分析

列线通过上拉电阻连接到电源，因此无键按下时各列线均为高电平。当某一行线输出低电平，且此时正好在此行线上有键按下时，相应列线变成低电平。单片机就是利用这种方法对整个键盘进行扫描。eLq星座分析

所谓扫描，就是CPU不断对行线逐行置低电平，然后检查列线输入状态确定按键情况。若无键按下，行线与列线没有相连，列线上全是高电平或说全为“1”。当有键按下时，总有键把某行某列线短接，使列线端口不全为高电平，即不全为“1”。eLq星座分析

矩阵键盘原理图

矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。eLq星座分析

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。eLq星座分析

这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。eLq星座分析

矩阵键盘eLq星座分析

<1>确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。eLq星座分析

1、判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。eLq星座分析

2、判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

单片机汇编矩阵键盘实验(扫描法)

关于扫描按键的原理，可以看下面这篇文章。eLq星座分析

本文以循序渐进的思路，引导大家思考如何用最少的IO驱动更多的按键，并依次给出5种方案原理图提供参考。在实际项目中我们经常会遇到有按键输入的需求，但有的时候为了节省资源成本，我们都会选择在不增加硬件的情况下使用最少的控制器IO驱动更多的按键，那么具体是怎么做的呢，下面我们就以用5个IO引脚为例，讲下怎么设计可以实现更多的按键？共有5种设计思路，下面依次介绍。eLq星座分析

思路一

首先通常想到的可能是下面这样的设计：eLq星座分析

上图形式的按键就是我们通常说的行列式按键，它的驱动思路是这样的：eLq星座分析

1.对IO1、2、3配置为推挽输出，依次只让其中一个输出为0其他输出为1。eLq星座分析

2.对IO4、5进行读操作，根据读出的结果判断哪个按键按下。eLq星座分析

例如：配置IO1、2、3为011，读IO4、5，若IO4为0则SW14按下，若IO5为0则SW15按下；eLq星座分析

依次的配置IO1、2、3为101，读IO4、5，若IO4为0则SW24按下，若IO5为0则SW25按下；eLq星座分析

依次的配置IO1、2、3为110，读IO4、5，若IO4为0则SW34按下，若IO5为0则SW35按下；eLq星座分析

思路二

这里我们的思路是先依次读IO1、2、3的电平来识别S1、2、3，哪个按键按下，其后的流程和思路一是一样的，这样就可以识别11个按键了。eLq星座分析

思路三

按照扫描的思想，某一时刻设置一个IO口为0，其他IO口读，如果有IO口读到0，则有对应按键按下。比如IO1为0，然后读到IO5也为0，那么K15就是按下的。对照这样的思路，我们可以有下面的设计：eLq星座分析

这个电路按键识别思路是这样的：eLq星座分析

1.只配置IO1为0，其他IO读，若IO5读到0，则K15按下，若IO4读到0，则K14按下，依次识别K13，K12；eLq星座分析

2.只配置IO2为0，其他IO读，若IO5读到0，则K25按下，若IO4读到0，则K24按下，依次识别K23；eLq星座分析

3.只配置IO3为0，其他IO读，若IO5读到0，则K35按下，若IO4读到0，则K34按下；eLq星座分析

4.只配置IO4为0，其他IO读，若IO5读到0，则K45按下；eLq星座分析

思路四eLq星座分析

对于思路3我们发现，如果只配置IO5为0，其他IO读，若IO1读到0，则K15按下，若IO2读到0，则K25按下，依次可识别K35和K45。这样就存在重复，那么有么有好的方法，解决这样的重复呢？我们发现，若配置IO1为0，K15按下，电流流向IO1的，若配置IO5为0，同样K15按下，电流是流向IO5的。这样我们就可以通过区分电流的流向来避免重复。于是就有了下图的设计：eLq星座分析

这样就可以避免重复，IO5为0时，按K15，IO1是读不到0的。那么怎样设计，IO5为0时对应一个按键按下IO1为0呢？如是就有人想到下面的设计：eLq星座分析

这个电路按键识别思路是这样的：eLq星座分析

1.只配置IO1为0，其他IO读，若IO5读到0，则K51按下，若IO4读到0，则K41按下，依次识别K31，K21；eLq星座分析

2.只配置IO2为0，其他IO读，若IO5读到0，则K52按下，若IO4读到0，则K42按下，依次识别K32，K21'；eLq星座分析

3.只配置IO3为0，其他IO读，若IO5读到0，则K53按下，若IO4读到0，则K43按下，依次识别K32’，K31'；eLq星座分析

4.只配置IO4为0，其他IO读，若IO5读到0，则K54按下，若IO4读到0，则K43’按下，依次识别K42’，K41'；eLq星座分析

5.只配置IO5为0，其他IO读，若IO4读到0，则K54’按下，若IO3读到0，则K53’按下，依次识别K52’，K51'。eLq星座分析

思路五eLq星座分析

这样我们可以先识别K01、K02、K03、K04、K05，若没有按键按下然后再和思路四的设计一样去识别其他按键。但这样存在一个问题，如果IO1配置为0，IO5读到0，那么怎么知道是K51按下还是K05按下呢，这里只需要在程序里做下判断，先判断下是不是K05按下，若不是就是K51，因为按键K01、K02、K03、K04、K05在5个IO口都为读取的情况下，就可以识别，不需要扫描识别处理，相当于这5个按键优先级高与其他按键。eLq星座分析

总结eLq星座分析

假设有N个IO口按照思路三可以识别N*(N-1)/2个；eLq星座分析

按照思路四可识别N*(N-1)个；eLq星座分析

按照思路5可以识别N*(N-1)+N个。eLq星座分析

最后再说下，如果实际设计时，还是按思路四设计好，软件也没那么麻烦。如果是你的话你会选择哪种方法呢？你还有没有其他的设计方法呢？eLq星座分析

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