51单片机的键盘检测原理

一、独立键盘检测
1、按键的检测原理
单片机的I/O口既可以作为输出也可以作为输入使用，检测按键时用的是输入功能。把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一个高电平，然后让单片机不断地检测该I/O口是否变成了低电平，当按键闭合时，相当于该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I/O口变为低电平就说明按键被按下，然后执行相应的指令。
2、实验板原理图
独立按键S2,S3,S4,S5分别连接单片机的P3^4，5，6，7。

3、去抖动操作
由于使用的是弹性小按键，就是一个机械触点的器件。在按下时会有微观上的机械抖动，反应到电平就是高，低，高，低，抖动的长短与机械特性有关，一般在5~10ms。所以在检测键盘是否按下时要加上去抖动操作。

4、用数码管的前三位实现000~999的循环计时，按下S2时停止，再次按下开始；按下S3时数值加1，按下S4时数值减1；按下S5时数值清零。

#include 
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
sbit dula=P2^6;
sbit wela=P2^7;
sbit key1=P3^4;
sbit key2=P3^5;
sbit key3=P3^6;
sbit key4=P3^7;
int num=0;
char num1=0;
void delayms(uint xms)
{
	uint i,j;
	for(i=xms;i>0;i--)
		for(j=110;j>0;j--);
}
void keyscan()//键盘扫描函数
{
	if(key1==0)
	{
		delayms(10);
		if(key1==0)
		{
			TR0=~TR0;//启动或关闭定时器
		}
		while(!key1);
	}
	if(key2==0)
	{
		delayms(10);//去抖动操作，如果不加会出现num的值加了好多个，因为循环检测速度非常快
		if(key2==0)
		{
			num++;
			if(num==1000)
				num=0;
		}
		while(!key2);//等待按键释放，因为人为手动按下的过程的时间比单片机检测的时间长很多，
	}//如果不加也会出现num的值加了很多次的现象
	if(key3==0)
	{
		delayms(10);
		if(key3==0)
		{
			num--;
			if(num==-1)
				num=999;
		}
		while(!key3);
	}
	if(key4==0)
	{
		delayms(10);
		if(key4==0)
		{
			num=0;
		}
		while(!key4);
	}
}
void display(uchar ge,uchar shi,uchar bai)
{
	dula=1;
	P0=table[bai];
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfe;//打开第一个数码管
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;//关闭数码管，不然快速显示时数码管数字之外的二极管有微弱的亮度
	P0=0xff;
	wela=0;

	dula=1;
	P0=table[shi];
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfd;
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;
	P0=0xff;
	wela=0;

	dula=1;
	P0=table[ge];
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfb;
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;
	P0=0xff;
	wela=0;
}
void main()
{
	dula=0;
	wela=0;//数码管初始化，开始时关闭所有数码管
	TMOD=0x01;
	TH0=(65536-45872)/256;
	TL0=(65536-45872)%256;
	EA=1;
	ET0=1;
	TR0=1;
	while(1)
	{
		keyscan();//一直在while循环里检测键盘是否被按下
		display(num%10,num/10%10,num/100);
	}
}
void timer0() interrupt 1
{
	TH0=(65536-45872)/256;
	TL0=(65536-45872)%256;
	num1++;
	if(num1==20)//1s
	{
		num1=0;
		num++;
		if(num==1000)
			num=0;
	}
}

总结：独立键盘主要注意两点（1）按下时的去抖动延时delayms函数，大概10ms；（2）松手时的按键释放检测while(!key);等待按键释放。
二、矩阵键盘检测
1、矩阵键盘连接图
结合上面的原理图，实验板上的4乘4的矩阵分别接单片机的P3^0到7口。行线和列线是线与的关系即0&1=0，只要两根线有一根为0则整根线为低电平。独立键盘和单片机连接时每个键盘都占有一个I/O口，当键盘数量较多时单片机的I/O口就不够用了，就引入了矩阵键盘。试验板上是16个按键的4乘4矩阵键盘即4行4列，每行每个按键的一端连接在一起构成行线，每列每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样就是4行4列的8根线，就连接到单片机的8个I/O口。

2、矩阵键盘的检测原理
独立键盘的一端固定为低电平，检测时比较方便。矩阵键盘两端都连接单片机的I/O口，就需要人为的通过单片机送出低电平。检测的时候，先送一行为低电平，其余几行为高电平，这就确定了哪一行，然后立即轮流检测一次各列是否有低电平，如果检测到某一列为低电平就确定了哪一列。用同样的方法轮流送各行一次低电平，再轮流检测一次各列是否变为低电平，这样就可以检测完所有的按键。（也可以将列线置低电平，扫描行线是否有低电平）
3、按下16个矩阵键盘依次在数码管上显示1-16的平方。如按下第一个显示1，第二个显示4，第三个显示9…

#include 
sbit dula=P2^6;
sbit wela=P2^7;
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
void delayms(uint xms)
{
	uint i,j;
	for(i=xms;i>0;i--)
		for(j=110;j>0;j--);
}
void display(int num)//将每个按键要显示的数传递给形参
{
	dula=1;
	P0=table[num/100];//百位
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfe;
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;
	P0=0xff;
	wela=0;

	dula=1;
	P0=table[num/10%10];//十位
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfd;
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;
	P0=0xff;
	wela=0;
	
	dula=1;
	P0=table[num%10];//个位
	dula=0;
	P0=0xff;
	wela=1;
	P0=0xfb;
	wela=0;
	delayms(1);
	wela=1;
	P0=0xff;
	wela=0;
}
void keyscan()
{
	uchar temp;
	int key;
	P3=0xfe;//将第一行置为0
	temp=P3;
	temp=temp&0xf0;//如果第一行有按键按下，与f0相与之后肯定不是f0,说明被按下
	if(temp!=0xf0)
	{
		delayms(10);//去抖动
		temp=P3;
		temp=temp&0xf0;
		if(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;//将P3口重新赋值给temp，因为之前的temp是相与之后的结果
			switch(temp)
			{
				case 0xee:key=1;break;
				case 0xde:key=2*2;break;
				case 0xbe:key=3*3;break;
				case 0x7e:key=4*4;break;
			}
		}
		while(temp!=0xf0)//检测按键是否释放
		{
			temp=P3;
			temp=temp&0xf0;//比独立按键麻烦一点，就是要一直检测P3口
		}
		display(key);//显示按键要显示的值
	}

	P3=0xfd;//第二行
	temp=P3;
	temp=temp&0xf0;
	if(temp!=0xf0)
	{
		delayms(10);
		temp=P3;
		temp=temp&0xf0;
		if(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			switch(temp)
			{
				case 0xed:key=5*5;break;
				case 0xdd:key=6*6;break;
				case 0xbd:key=7*7;break;
				case 0x7d:key=8*8;break;
			}
		}
		while(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			temp=temp&0xf0;
		}
		display(key);
	}

	P3=0xfb;//第三行
	temp=P3;
	temp=temp&0xf0;
	if(temp!=0xf0)
	{
		delayms(10);
		temp=P3;
		temp=temp&0xf0;
		if(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			switch(temp)
			{
				case 0xeb:key=9*9;break;
				case 0xdb:key=10*10;break;
				case 0xbb:key=11*11;break;
				case 0x7b:key=12*12;break;
			}
		}
		while(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			temp=temp&0xf0;
		}
		display(key);
	}

	P3=0xf7;//第四行
	temp=P3;
	temp=temp&0xf0;
	if(temp!=0xf0)
	{
		delayms(10);
		temp=P3;
		temp=temp&0xf0;
		if(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			switch(temp)
			{
				case 0xe7:key=13*13;break;
				case 0xd7:key=14*14;break;
				case 0xb7:key=15*15;break;
				case 0x77:key=16*16;break;
			}
		}
		while(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;
			temp=temp&0xf0;
		}
	}
	display(key);
}

void main()
{
	dula=0;
	wela=0;
	while(1)
	{
		keyscan();//在大循环里一直检测按键
	}
}

在按下第四行第四列的按键后显示256

矩阵键盘关键的代码在于分别将每行置0然后检测每一列，去抖动之后，在检测按键是否释放要一直读取P3口

	P3=0xfe;//将第一行置为0
	temp=P3;
	temp=temp&0xf0;//如果第一行有按键按下，与f0相与之后肯定不是f0,说明被按下
	if(temp!=0xf0)
	{
		delayms(10);//去抖动
		temp=P3;
		temp=temp&0xf0;
		if(temp!=0xf0)
		{
			temp=P3;//将P3口重新赋值给temp，因为之前的temp是相与之后的结果
			switch(temp)
			{
				case 0xee:key=1;break;
				case 0xde:key=2*2;break;
				case 0xbe:key=3*3;break;
				case 0x7e:key=4*4;break;
			}
		}
		while(temp!=0xf0)//检测按键是否释放
		{
			temp=P3;
			temp=temp&0xf0;//比独立按键麻烦一点，就是要一直检测P3口
		}