PIC單片機的4×4行列式鍵盤工作原理:

（1）單片機系統(tǒng)鍵盤原理

　　行列式鍵盤的接法比獨立式鍵盤的接法復(fù)雜，編程實現(xiàn)上也會比較復(fù)雜。但是，在占用相同的I／O端口的情況下，行列式鍵盤的接法會比獨立式接法允許的按鍵數(shù)量多，其原理圖如圖1所示。

　　圖1 4×4行列式鍵盤的原理圖

　　實際的工程中，可能會使用PIC16C5X這種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，使用PIC16C5X單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。

　　行列式鍵盤的工作方式是先用列線發(fā)送掃描字，然后讀取行線的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，并給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護。

　　在顯示部分，它可以為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，而且為顯示器提供多路復(fù)用信號，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。

　　鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來判斷的，其方法是將列線的所有I／O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為1。

　　鍵盤中哪一個鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來判斷，其方法是依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列，如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與0電平線相交的交點上的那個鍵。

　　（2）單片機鍵盤掃描法

　　掃描法是在判定有鍵按下后逐列果行（或列）的狀態(tài)出現(xiàn)非全1狀態(tài)，如果（或列）的狀態(tài)出現(xiàn)非全1狀態(tài)，這時0狀態(tài)的行、列交點的鍵就是所按下的鍵。

　　掃描法的特點是逐行（或逐列）掃描查詢，這時相應(yīng)行（或列）應(yīng)有上拉電阻接高電平。行列式鍵盤掃描程序就是采用掃描法來確定哪個鍵按下的，圖1中行線上拉電阻接＋5V，列線逐列掃描。

　　①逐行（或列）掃描查詢法。

　　確定矩陣式鍵盤上哪個鍵被按下時運用掃描法，又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，過程如下。

　　· 判斷鍵盤中有無鍵按下，將全部行線Y0～Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

　　· 判斷閉合鍵所在的位置，在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其他線為高電平，在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鍵。

　?、诜崔D(zhuǎn)法。

　　掃描法要逐列（行）掃描查詢，當(dāng)按下的鍵在最后行（列），要經(jīng)過多次掃描才能獲得鍵值／鍵號。而反轉(zhuǎn)法只要經(jīng)過兩個步驟就可獲得鍵值，原理如圖2所示。

　　圖2? 線反轉(zhuǎn)法原理

　　圖中硬件采用中斷方式工作，用一個8位I／O口構(gòu)成4×4鍵盤。假定圖中虛線為所按下的鍵，其反轉(zhuǎn)法的步驟如下。

　　· 將D3～D0設(shè)為列輸入線，D7～D4設(shè)為行輸出線，并使I／O輸出信號D7～D4為0000。若有鍵按下，與門的輸出端變?yōu)榈碗娖剑?a target="_blank">CPU申請中斷，表示鍵盤中有鍵按下。與此同時，D3～D0的數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存中的某一單元中，其中0位對應(yīng)的是被按下鍵的列位置。

　　· 將第一步中的傳送方向反轉(zhuǎn)過來，即將D7～D4設(shè)為輸入線，D3～D0設(shè)為輸出線。使I／O口輸出數(shù)據(jù)為N單元中的數(shù)（即D3～D0為按下鍵的列位置），然后讀入I／O口數(shù)據(jù)，并送入內(nèi)存N＋1單元中存放，該數(shù)據(jù)的D7～D4位中0電平對應(yīng)的位是按下鍵的行位置。最后，將N單元中的D3～D0與N＋1單元中的D7～D4拼接起來就是按下鍵的鍵值。

結(jié)論：單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，任何I／O口或擴展I／O口均可構(gòu)成行列式鍵盤。由于帶有行列式鍵盤的應(yīng)用系統(tǒng)中通常都有顯示器，為節(jié)省I／O口線，往往把顯示器電路與行列式鍵盤做在一個接口電路中。