1．學習矩陣式鍵盤工作原理；

2．學習矩陣式鍵盤接口的電路設(shè)計和程序設(shè)計。

1．仿真器

2．單片機最小系統(tǒng)實驗教學模塊

3．矩陣式鍵盤實驗?zāi)�塊

4．動態(tài)掃描數(shù)碼管顯示模塊

要求實現(xiàn)：在矩陣式鍵盤中的某個鍵被按下時，8位LED動態(tài)顯示器上最低位顯示該鍵對應(yīng)的字符，以前的字符向高位推進1位（即類似于計算器）。

矩陣式由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。如圖所示，一個4*4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個16個按鍵的鍵盤。很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/0口。

圖6-1  矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)

按鍵設(shè)置在行、列交節(jié)點上，行、列分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低，列線電平如果為高，則行線電平則為高。這一點是識別矩陣式鍵盤是否被按下的關(guān)鍵所在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適當?shù)奶幚�，才能確定閉合鍵的位置。

下面以圖6-2中4號鍵被按下為例，來說明此鍵是如何被識別出來的。

前已述及，鍵被按下時，與此鍵相連的行線電平將由與此鍵相連的列線電平?jīng)Q定，而行線電平在無鍵按下時處于高電平狀態(tài)。如果讓所有列線處于高電平那么鍵按下與否不會引起行線電平的狀態(tài)變化，始終是高電平，所以，讓所有列線處于高電平是沒法識別出按鍵的。現(xiàn)在反過來，讓所有列線處于低電平，很明顯，按下的鍵所在行電平將也被置為低電平，根據(jù)此變化，便能判定該行一定有鍵被按下。但我們還不能確定是這一行的哪個鍵被按下。所以，為了進一步判定到底是哪—列的鍵被按下，可在某一時刻只讓一列線處于低電平，而其余所有列線處于高電平。當?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時，因為是鍵4被按下，所以第1行仍處于高電平狀態(tài)；當?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時，同樣我們會發(fā)現(xiàn)第1行仍處于高電平狀態(tài)，直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時，因為是4號鍵被按下，所以第1行的高電平轉(zhuǎn)換到第4列所處的低電平，據(jù)此，我們確信第1行第4列交叉點處的按鍵，即4號鍵被按下。

根據(jù)上面的分析，很容易得出矩陣鍵盤按鍵的識別方法，此方法分兩步進行。第一步，識別鍵盤有無健被按下；第二步，如果有鍵被按下，識別出具體的按鍵。分述如下：

識別鍵盤有無鍵被按下的方法是：讓所有列線均為低電平，檢查各行線電平是否有低電平，如果有，則說明有鍵被按下，如果沒有，則說明無鍵被按下(實際編程時應(yīng)考慮按鍵抖動的影響，通�？偸遣捎密浖�延時的方法進行消抖處理)。

識別具體按鍵的方法是（亦稱之為掃描法）：逐列置零電平，并檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榈碗娖�，則可確定此行此列交叉點處按鍵被按下。

請注意：由于鍵盤模塊做了特殊的處理，使得矩陣式鍵盤的行線輸出的電平狀態(tài)與前面所述正好相反。即，行線的輸出電平，在平時為低電平，有鍵按下時（該鍵對應(yīng)列線輸入為低電平），該鍵對應(yīng)的行線輸出為高電平。在編程的時候請注意這一點。

1、按照圖6-2的電路圖，用導線將矩陣式鍵盤、數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊和單片機的最小系統(tǒng)實驗?zāi)�塊連接正確。

2、示例程序如下：

keyvalue  equ   40h      ；讀到鍵盤的值暫放的地址

dispptr      equ   37h      ；顯示緩沖區(qū)地址高位

firstptr      equ   30h      ；顯示緩沖區(qū)地址低位

(……….)部分要求學生自己編寫，將程序調(diào)入仿真器進行調(diào)試，直至達到實驗要求。

1、畫出接口電路原理圖，并簡要分析電路的執(zhí)行過程。

2、給出程序流程圖和程序清單、并給予適當注釋。

3、圖6-2的電路示意圖共采用了P0、P1、P2三個I/O口，你有沒有更節(jié)省I/O線的方案？請給出電路示意圖。