標(biāo)題: 堪稱一絕的“IO口掃鍵”法-單片機(jī)端口不夠用時鍵盤掃描方法 [打印本頁]

作者: qinshuai    時間: 2018-9-2 21:09
標(biāo)題: 堪稱一絕的“IO口掃鍵”法-單片機(jī)端口不夠用時鍵盤掃描方法
發(fā)現(xiàn)一個高級的鍵盤掃描方法,一起學(xué)習(xí)下

在做項目(工程)的時候,我們經(jīng)常要用到比較多的按鍵,而且 IO 資源緊張,于是我們就想方設(shè)法地在別的模塊中節(jié)省 IO 口,好不容易擠出一兩個 IO 口,卻發(fā)現(xiàn)仍然不夠用,實在沒辦法了就添加一個 IC 來掃鍵。一個 IC 雖然價格不高,但對于大批量生產(chǎn)而且產(chǎn)品利潤低的廠家來說,這是一筆不菲的開支!


那,我們能不能想到比較好的掃鍵方法:用最少的 IO 口,掃最多的鍵?可以嗎?舉個例:給出 5 個 IO 口,能掃多少鍵?有人說是 2*3=6 個,如圖一:







對,大部分技術(shù)參考書都這么做,我們也經(jīng)常這樣做:用 3 個 IO 口作行掃描,2 個 IO 作列檢測(為方便描述,我們約定:設(shè)置某一 IO 口輸出為“0”――稱其為“掃某 IO 口”)。用行線輸出掃鍵碼,列線檢測是否有按鍵的查詢方法進(jìn)行掃鍵。掃鍵流程:在行線依次輸出 011,101,110 掃鍵值,行線每輸出一個掃鍵值,列線檢測一次。當(dāng)列線檢測到有按鍵時,結(jié)合輸出的掃鍵值可以判斷相應(yīng)的按鍵。


但是,5 個 IO 真的只能掃 6 個鍵嗎?有人說可以掃 9 個,很聰明!利用行 IO 與地衍生 3 個鍵(要注意上拉電阻),如圖二:




掃鍵流程:先檢測 3 個行 IO 口,對 K1’,K2’,K3’進(jìn)行掃鍵,之后如上述 2*3掃鍵流程。5 個 IO 口能掃 9 個鍵,夠厲害吧,足足比 6 個鍵多了 1/2!

動動腦,還能不能再多掃幾個?就幾個?一個也行!好,再想一下,硬是被逼出來了!如圖三:




不多不少,正好 10 個鍵!這種掃鍵方式比較少見吧!漂亮!掃鍵流程:設(shè) IO1 輸出為“0”,檢測 IO2…IO5,若判斷有相應(yīng)健按下,則可知有健;若無鍵,則繼續(xù)掃鍵:設(shè) IO2 輸出為“0”,檢測 IO3,IO4,IO5,判斷有無鍵按下,如此類推。這里應(yīng)注意:當(dāng)掃某一 IO 口(輸出為“0”)時,不要去檢測已經(jīng)掃過的 IO 口。如:此時設(shè)置 IO2 輸出為“0”,依次檢測 IO3,IO4,IO5,但不要去檢測IO1,否則會出錯(為什么,請思考)。


感覺怎么樣?不錯吧!讓我們再看看圖三,好有成就感!看著,看著……又看到了什么?



快!見圖四:





真強(qiáng)!被您看出 20 個鍵!多了一個對稱的三角形?墒牵襁@樣的排列能正確掃 20 個鍵嗎?回答是肯定的:不能!上下三角形相互對稱,其對稱掃出的鍵無法區(qū)別。有沒有注意到分析圖三時提到的注意點?(à“當(dāng)掃某 IO 口時,不要去檢測已經(jīng)掃過的 IO 口,否則會出錯”)

我們分析一下圖四:當(dāng) IO1 輸出“0”時,按下 K11 或 K11’鍵都能被 IO2 檢測到,但 IO2 檢測卻無法區(qū)別 K11 和 K11’鍵!同理,不管掃哪個 IO 口,都有兩個對稱的鍵不能區(qū)分。


我們假想,如果能把對稱鍵區(qū)分開來,我們就能正常地去判斷按鍵。我們在思考 :
有沒有單向?qū)ㄐ云骷?有!見圖五!





很巧妙的思路!利用二極管的單向?qū)ㄐ裕瑓^(qū)別兩個對稱鍵。掃鍵思路:對逐個 IO 口掃鍵,其他四個 IO 口可以分別檢測其所在的四個按鍵。這樣,就不會有分析圖三時提到的注意點。


夠酷吧!等等,大家先別滿足現(xiàn)狀,我們再看一下圖二,是不是有點啟發(fā)?對,我們再分析一下“用 5 個 IO 口對地衍生的 5 個鍵”。看圖六:




25 個鍵!5 個 IO 口掃出 25 個鍵!先別激動,我們再分析一下它的可行性,分析通得過才能真正使用。假設(shè)掃鍵流程:先掃對地的 5 個鍵,再如圖五掃鍵。先掃對地 5 個鍵,判斷沒有按鍵,接著對逐一對 IO 口進(jìn)行掃鍵。但當(dāng)對某一 IO 口掃鍵時,如果有對地的鍵按下,這時有可能會誤判按鍵,因為對地鍵比其他鍵有更高的響應(yīng)優(yōu)先級。例如:掃 IO1,IO1 輸出“0”,恰好此時 K62 按下,IO2 檢測到有按鍵,那就不能判斷是 K11 還是 K62。我們可以在程序上避免這種按鍵誤判 :若 IO2 檢測到有按鍵,那下一步就去判斷是否有對地鍵按下,如果沒有,那就可以正確地判斷是 K11 了。


我們小結(jié)掃鍵個數(shù) S:

S = (N-1)*N + N ――啟用二極管

S = (N-1)*N /2 + N ――省掉二極管

經(jīng)典嗎?太經(jīng)典了。「嬖V大家一個小道消息:第一個設(shè)計出此電路的人是一個美國大佬,他(她?)還為此申請了專利!



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堪稱一絕的按鍵掃描.doc (993 KB, 下載次數(shù): 63)



作者: 文鳳軒    時間: 2018-9-3 07:29
太精彩了
作者: xiansr    時間: 2018-9-3 09:30
圖三,我想了半天還是不知道為什么不能去檢測已經(jīng)掃描過的IO,請教了
作者: qinshuai    時間: 2018-9-3 12:59
xiansr 發(fā)表于 2018-9-3 09:30
圖三,我想了半天還是不知道為什么不能去檢測已經(jīng)掃描過的IO,請教了

我也還沒看懂,我再看看,感覺可以呀
作者: qinshuai    時間: 2018-9-3 13:43
xiansr 發(fā)表于 2018-9-3 09:30
圖三,我想了半天還是不知道為什么不能去檢測已經(jīng)掃描過的IO,請教了

放棄了,感覺也可以掃描呀
作者: liao42    時間: 2018-9-4 10:36
講得清楚,感覺最高級的按鍵了,請收下小弟。
作者: 夢園心田    時間: 2019-1-22 20:12
高級了,可有代碼嗎
作者: lksbbs    時間: 2019-8-16 10:49
電位法了解一下吧,騷年
作者: QI0609    時間: 2020-4-27 21:46
厲害啊,學(xué)習(xí)了
作者: 地球    時間: 2022-8-22 20:40
lksbbs 發(fā)表于 2019-8-16 10:49
電位法了解一下吧,騷年

點位法容易受干擾
作者: 田賀    時間: 2022-8-22 22:00
精彩,學(xué)習(xí)了
作者: 188610329    時間: 2022-8-23 21:41
哎,這些二極管,上拉電阻也不少錢了吧? 花0.3元,買一個tm1650,可以連接28個按鍵,只要兩個io,比這省時,省力,省io,還省系統(tǒng)資源。不是說矩陣鍵盤不好,幾個按鍵的時候小范圍用一下就可以了,按鍵真要多了,io又緊張的話,深挖的意義真的不大~
作者: fj51hei    時間: 2022-8-24 08:12
這算榨干了每個IO的邏輯潛力了,但這是沒有靈魂的(兩鍵被同時按下有可能什么都不知道了)
作者: hhh402    時間: 2022-8-24 08:33
用1個ADC腳,想要50按鍵沒問題,再多按鍵建議用電腦鍵盤,PS2接口只要兩個IO口,101鍵。超過10個按鍵不建議用矩陣按鍵。
作者: fj51hei    時間: 2022-8-29 20:55
hhh402 發(fā)表于 2022-8-24 08:33
用1個ADC腳,想要50按鍵沒問題,再多按鍵建議用電腦鍵盤,PS2接口只要兩個IO口,101鍵。超過10個按鍵不建議 ...

你這話說的,多按鍵是多麻煩些,但用電腦鍵盤你要搞協(xié)議,再說只需要20-30鍵也電腦鍵盤?現(xiàn)在不是很多專用鍵盤IC才是我們的方向吧
作者: ssjjkk    時間: 2025-1-7 19:53
學(xué)習(xí)了,大佬厲害




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