什么是矩阵键盘？4*4键盘的原理软件设计分析

一、什么是矩阵键盘

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，由于电路设计时需要更多的外部输入，单独的控制一个按键需要浪费很多的IO资源，所以就有了矩阵键盘，常用的矩阵键盘有4*4和8*8,其中用的最多的是4*4。
网上搜了两张实物图，大家可以看看

看上图就知道，4*4键盘还是很多地方用到的吧^_^

二、矩阵键盘的原理

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。由于单片机IO端口具有线与的功能，因此当任意一个按键按下时，行和列都有一根线被线与，通过运算就可以得出按键的坐标从而判断按键键值。

原理如同矩阵数列的行列式

三、驱动电路图

按4*4矩阵搭建的按键矩阵还是比较简单的，也有的人为了保证电路的稳定性，加上二极管保护和上拉电阻，但是一般要求不太高的电路就不需要加了，向下面设置的电路那样就可以

四、软件程序设计

根据4*4键盘的原理软件设计程序如下：

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//函数功能：  

//单片机驱动4*4键盘，读入键盘值并使用数码管静态  

//显示按键键值，若没有数码管用8421码显示LED灯也可以的  

//读入原理：先令单片机端口输出11110000读一次，然后  

//再令单片机输出00001111读一次把两次的值相加，最后  

//获取一个高位和低位分别有0的值即可判断键值，  

//如11101110  

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#include  

#define uchar unsigned char   

#define uint unsigned int   

unsigned char code smg_d[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};  

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//延时函数，在12MHz的晶振频率下  

//大约50us的延时  

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void delay_50us(uint t)  

{  

uchar j;  

for(;t>0;t--)  

for(j=19;j>0;j--);  

}  

void main()  

{  

uchar key_l,key_h;  

uchar key;  

while(1)  

{  

P1=0xf0;  

key_l=P1;          //读P1端口的值  

key_l=key_l&0xf0;  //令低4位置位为0  

if(key_l!=0xf0)    //判断是否有按键按下  

{  

delay_50us(100);  

if(key_l!=0xf0)  

{                 //若有按键按下，则切换高低4位判断键值  

key_l=P1&0xf0;   //11100000  获取第一次键值  

key_l=key_l"0x0f;//11101111     

P1=key_l;        //反过来再读一次，由于人手按下按键的时间虽然短暂，但是  

key_h=P1;        //对于单片机来说，已经足够长，因此可以正反读取两次值  

key_h=key_h&0x0f;//00001110  

key_l=key_l&0xf0;//11100000  

key=key_h+key_l; //11101110  

}  

}  

switch (key)  

{  

case 0xee:P2=smg_d[0];break;  

case 0xde:P2=smg_d[1];break;  

case 0xbe:P2=smg_d[2];break;  

case 0x7e:P2=smg_d[3];break;  

case 0xed:P2=smg_d[4];break;  

case 0xdd:P2=smg_d[5];break;  

case 0xbd:P2=smg_d[6];break;  

case 0x7d:P2=smg_d[7];break;  

case 0xeb:P2=smg_d[8];break;  

case 0xdb:P2=smg_d[9];break;  

case 0xbb:P2=smg_d[10];break;  

case 0x7b:P2=smg_d[11];break;  

case 0xe7:P2=smg_d[12];break;  

case 0xd7:P2=smg_d[13];break;  

case 0xb7:P2=smg_d[14];break;  

case 0x77:P2=smg_d[15];break;