简单的4×4行列式键盘控制电路设计（三款电路设计原理图详解）

4X4行列式键盘控制电路（一）

1.概述

键盘是一组按压式开关的集合，是微机系统不可缺少的输入设备，用于输入数据和命令。键盘的每一个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，非编码键盘是通过软件来识别键码。由于非编码键盘的硬件电路简单，用户可以方便地增减键的数量，因此在单片机应用系统中，非编码键盘得到广泛的应用，有较好的应用价值。

2.设计原理

首先应该了解本次设计的基本要求和目的，再通过查找资料了解80C51单片机的工作原理、结构图，数码显示管的结构和工作原理。根据设计要求可以将单片机P3口接4×4键盘，P0口接数码显示管，根据扫描原理进行行扫描，用CJNE指令判断P3口的状态。采用软件延时去抖动，用MOVCA，@A+DPTR取键值。

建立键值对应的显示码，通过查表指令实现键值的显示。由此画出设计流程图和利用汇编语言进行编程。最后利用Proteus画出电路图进行仿真。其系统原理框图如图1所示。

3.单元电路设计

3.1.显示电路

按显示方式分，用单片机驱动LED数码管的方法有静态显示和动态（扫描）显示两种。

静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后需要刷新，直到下一次显示内容需要更新时再传送新的数据，这种方法显示稳定，占用CPU时间少。本设计主要是用的动态显示，它的特点正好与静态显示相反，需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多，但动态显示所需硬件少，电路相对简单，能节省线路板空间。采用1位8段共阴极LED，P0口作为LED显示码输出端，因为只采用1位数码管，因此线选端直接接地。

如图2所示。

3.2.键盘电路

用AT89S51的并行口P3接4×4行列式键盘，以P3.0-P3.3作输出线，以P3.4-P3.7作输入线；在数码管上显示每个按键的“0-F”序号。对应的按键的序号排列如图3所示。

3.3.电路仿真

采用Proteus仿真软件进行仿真，在仿真之前先按照预设值好的电路图进行连线，以及布局，最后确定线路已连接好，将汇编程序编译生成。hex文件，加载到51芯片中，再运行开始仿真，电路仿真效果图如图4所示。

4X4行列式键盘控制电路（二）

如图2所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0-P1.3作输入线，以P1.4-P1.7作输出线;在数码管上显示每个按键的“0-F”序号。对应的按键的序号排列如图1所示：

图1

1.把“单片机系统“区域中的P3.0-P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1-C4R1-R4端口上;

2.把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a-h端口上;要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。

图2

4X4行列式键盘控制电路（三）

PIC单片机人机接口模块4×4行列式键盘的电路设计

本实例的4×4行列式键盘的原理图如图1所示，在输出时，采用端口C的低4位来显示按键的输入值。

图1 外部上电复位电路

单片机的时钟电路和复位电路可以采用如图2所示的电路，也可以采用一种更加简单的时钟电路，即如图2所示的时钟电路和复位电路。在实现时也可以用PIC16C5X端口作为输入端，其电路如图3所示。

图2 时钟电路和复位电路

图3  4×4行列式键盘的电路图

其中，RD0～RD3用来进行列扫描，RD4～RD7用来进行行扫描。RD4～RD7各自通过一个电阻接到电源上，并和RD0～RD3通过一个按键连接起来。

当一个按键按下时，对应的行输入口的电平为通过按键连接的列输入端口的电平。普通状态下，各个列端口的输出是低电平，在扫描到任一行端口的电压变低后，再将4条列端口

的电平变为高电平，每一个列端口依次变低，然后判断出现低电平的行端口是否为低电平，如果是，则可以确定是哪一个按键按下。

图4  端口C的低4位输出电路图

在输出显示时，采用端口C的低4位作为输出，4位二进制的输出对应16个按健，按下按键后，就会在端口C的低4位输出，直到再一次按动其他的按键输出才会改变。端口C的低4位输出电路图如图4所示。