簡單的4×4行列式鍵盤控制電路設計(三款電路設計原理圖詳解)

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簡單的4×4行列式鍵盤控制電路設計（三款電路設計原理圖詳解）

發表於 2018-01-25 16:38:37

4X4行列式鍵盤控制電路（一） 1.概述

鍵盤是一組按壓式開關的集合，是微機系統不可缺少的輸入設備，用於輸入數據和命令。鍵盤的每一個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。鍵盤系統的主要工作包括及時發現有鍵閉合，求閉合鍵的鍵碼。根據這一過程的不同，鍵盤可以分為兩種，即編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過一個編碼電路來識別閉合鍵的鍵碼，非編碼鍵盤是通過軟體來識別鍵碼。由於非編碼鍵盤的硬體電路簡單，用戶可以方便地增減鍵的數量，因此在單片機應用系統中，非編碼鍵盤得到廣泛的應用，有較好的應用價值。

2.設計原理

首先應該了解本次設計的基本要求和目的，再通過查找資料了解80C51單片機的工作原理、結構圖，數碼顯示管的結構和工作原理。根據設計要求可以將單片機P3口接4×4鍵盤，P0口接數碼顯示管，根據掃描原理進行行掃描，用CJNE指令判斷P3口的狀態。採用軟體延時去抖動，用MOVCA，@A+DPTR取鍵值。

建立鍵值對應的顯示碼，通過查表指令實現鍵值的顯示。由此畫出設計流程圖和利用彙編語言進行編程。最後利用Proteus畫出電路圖進行仿真。其系統原理框圖如圖1所示。

3.單元電路設計

3.1.顯示電路

按顯示方式分，用單片機驅動LED數碼管的方法有靜態顯示和動態（掃描）顯示兩種。

靜態顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出後需要刷新，直到下一次顯示內容需要更新時再傳送新的數據，這種方法顯示穩定，佔用CPU時間少。本設計主要是用的動態顯示，它的特點正好與靜態顯示相反，需要CPU時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據有閃爍感，佔用的CPU時間多，但動態顯示所需硬體少，電路相對簡單，能節省線路板空間。採用1位8段共陰極LED，P0口作為LED顯示碼輸出端，因為只採用1位數碼管，因此線選端直接接地。

如圖2所示。

3.2.鍵盤電路

用AT89S51的並行口P3接4×4行列式鍵盤，以P3.0-P3.3作輸出線，以P3.4-P3.7作輸入線；在數碼管上顯示每個按鍵的「0-F」序號。對應的按鍵的序號排列如圖3所示。

3.3.電路仿真

採用Proteus仿真軟體進行仿真，在仿真之前先按照預設值好的電路圖進行連線，以及布局，最後確定線路已連接好，將彙編程序編譯生成。hex文件，加載到51晶片中，再運行開始仿真，電路仿真效果圖如圖4所示。

4X4行列式鍵盤控制電路（二）

如圖2所示，用AT89S51的並行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0-P1.3作輸入線，以P1.4-P1.7作輸出線;在數碼管上顯示每個按鍵的「0-F」序號。對應的按鍵的序號排列如圖1所示：

圖1

1.把「單片機系統「區域中的P3.0-P3.7埠用8芯排線連接到「4X4行列式鍵盤」區域中的C1-C4R1-R4埠上;

2.把「單片機系統」區域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7埠用8芯排線連接到「四路靜態數碼顯示模塊」區域中的任一個a-h埠上;要求：P0.0/AD0對應著a，P0.1/AD1對應著b，……，P0.7/AD7對應著h。

圖2

4X4行列式鍵盤控制電路（三） PIC單片機人機接口模塊4×4行列式鍵盤的電路設計

本實例的4×4行列式鍵盤的原理圖如圖1所示，在輸出時，採用埠C的低4位來顯示按鍵的輸入值。

圖1 外部上電復位電路

單片機的時鐘電路和復位電路可以採用如圖2所示的電路，也可以採用一種更加簡單的時鐘電路，即如圖2所示的時鐘電路和復位電路。在實現時也可以用PIC16C5X埠作為輸入端，其電路如圖3所示。

圖2 時鐘電路和復位電路

圖3  4×4行列式鍵盤的電路圖

其中，RD0～RD3用來進行列掃描，RD4～RD7用來進行行掃描。RD4～RD7各自通過一個電阻接到電源上，並和RD0～RD3通過一個按鍵連接起來。

當一個按鍵按下時，對應的行輸入口的電平為通過按鍵連接的列輸入埠的電平。普通狀態下，各個列埠的輸出是低電平，在掃描到任一行埠的電壓變低後，再將4條列埠

的電平變為高電平，每一個列埠依次變低，然後判斷出現低電平的行埠是否為低電平，如果是，則可以確定是哪一個按鍵按下。

圖4  埠C的低4位輸出電路圖

在輸出顯示時，採用埠C的低4位作為輸出，4位二進位的輸出對應16個按健，按下按鍵後，就會在埠C的低4位輸出，直到再一次按動其他的按鍵輸出才會改變。埠C的低4位輸出電路圖如圖4所示。

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