如何设计一个节约单片机端口资源的键盘电路

新型键盘电路

键盘电路是单片机应用系统最常用的人机接口，往往要占用较多的I/O端口，利用本文介绍的电路，可以最大限度地减少键盘电路对I/O端口的点用。本电路特别适合一些引脚少、结构紧凑的单片机，可为其节省宝贵的I/O资源。

这里以3根I/O线为例，普通接法只能接3个键，即使是采用改进后的组合接法［1］，最多也只能接7个链，本文介绍的电路是在组合接法的基础上增加了3个二极管，并采用了新的接法。其软件处理使用了端口访问和扫描检测两种方法，从而使按键数可达到16个，同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读取，因此极大地简经了程序的处理过程，同时也节省了宝贵的存储器和CPU运算资源。图1是该电路的电路原理图。

2 软件过程和程序

该电路在程序处理时，由处理器首先向I/O1～I/O3写高电平，然后读入。如果非全“1”，说明，K0～K6中有键按下，此时可根据读入的端口状态判断键的状态，如果读入的结果为全“1”，则I/O1～I/O3轮流输出低电平，再读入，这样就可根据另外两根I/O线的状态来判别是K7～K15中的哪一个键被按下。重复调用键盘处理子程序可将读取的键值与上次的值进行比较，甚至两次读数相同为止，这样即可消除按键抖动所造成的误读。该电路选用的单片机为 AT89C2051，用C51语言编写的按键电路处理程序如下：

#include《c:eg51.h》

#define uchar unsigned char

uchar getkey（void）；

uchar keyvol;

void main（void）

{

keyvol=getkey（）; /*调用键处理函数，返回的数据等于16表示同有键按下，0至15对应k0至K15*/

}

以下为键盘处理子程序：

uchar getkey（void）

{

uchar x

P1=P1|0x07； /*I/O1至I/O3写“1”*/

xP1&0x07； /*读入I/O1至I/O3并屏蔽其它位*/

if（x= =10）

{

P1=P1|0x07；

P1=P1&0xfd； /*I/O2写“0”*/

x=P1&0x07；

x=（x+1）/2+10; /*屏蔽I/O2并转换K10至K12的键值*/

if（x = =13）

{

P1=P1|0x07；

P1=P1&0xfb; /*I/O3写“0”*/

x=P1&0x07;

x=x+13； /*屏蔽I/O3并转换K13至K15的键值*/

}

}

}

return x；

}

利用该键盘电路并根据逻辑组合原理可推断开n条I/O线可组合的按键数N为：

N=（2n-1）+（2 n-1 -1）n

表1给出了2至4条I/O线可组合的按键数。

表1 2～4条I/O线可组合的按键数

I/O线 可组合按键

2 5

3 16

4 43

3 结束语

这种新型键盘电路在使用时非常稳定可靠，节省大量的I/O端口，而且程序处理也很简洁，速率比4×4的扫描式电路还要快，因此，该电路特别适合一些引脚较少的单片机，如PIC12C508、Z86E03以及AT89C2051等。