單片機(jī)與外界的信息交互主要有兩大類，輸入信息和輸出信息。

之前的博客介紹了通過單片機(jī)控制LED燈和數(shù)碼管向外界輸出信息，該教程介紹單片機(jī)常用的輸入設(shè)備——獨(dú)立按鍵和矩陣鍵盤。

一、獨(dú)立按鍵

1.1 獨(dú)立按鍵的原理

獨(dú)立按鍵一共有四個(gè)針腳，兩個(gè)短針腳之間默認(rèn)不導(dǎo)通，兩個(gè)長針腳之間默認(rèn)導(dǎo)通。實(shí)物圖如圖：

1.2 獨(dú)立按鍵的仿真電路

在Proteus中對(duì)按鍵進(jìn)行了簡化，只有兩個(gè)接線針腳。按鍵的一端接到單片機(jī)的IO口上，另一端與GND連接。當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的IO口與GND連接，端口電平被拉低。因此通過讀取端口電平即可獲知按鍵狀態(tài)。

仿真電路如圖：

1.3 按鍵消抖

關(guān)于按鍵抖動(dòng)：

通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。即單片機(jī)在按鍵被按下的一瞬間檢測到的信號(hào)是很多次的忽高忽低的電平信號(hào)，如圖：

這種信號(hào)是不穩(wěn)定的。因此，我們需要使用按鍵消抖的算法使單片機(jī)獲取到正常穩(wěn)定的信號(hào)。

為了避免在最不穩(wěn)定的時(shí)候采集信號(hào)，常用的操作是延時(shí)，即當(dāng)檢測到低電平輸入時(shí)，延時(shí)若干時(shí)間（常用20ms），再次采集信號(hào)，如果仍是低電平，則為按鍵被按下。

示例程序如下：

/**************************

* 說明: 按鍵被按下時(shí)led燈滅

**************************/

#include

#define uint unsigned int 

#define uchar unsigned char

//定義按鍵端口

sbit key = P1^0;

//定義LED燈端口

sbit led = P2^0;

//延時(shí)函數(shù)聲明

void delay(uint xms);

//程序入口

void main(){

  while(1){

    //第一次判斷

    if(key == 0){

  //延時(shí)20ms 消除抖動(dòng)

  delay(20);

  //第二次判斷

  if(key == 0){

    led = 0;   //燈滅

  }

  else {

    led = 1;   //燈亮

  }

  //等待按鍵被松開

  while(!key);  //當(dāng)按鍵未松開時(shí)，key為0，執(zhí)行該死循環(huán)。

}

  }

}

void delay(uint xms)

{

  uint i,j;

  for(i = 0; i    for(j = 0; j<110; ++j);

}

二、矩陣鍵盤

2.1 矩陣鍵盤原理

矩陣鍵盤是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。其實(shí)物圖如圖：

2.2 矩陣鍵盤掃描原理

在Proteus上搭建矩陣鍵盤仿真電路如圖：

首先搞清楚電路是怎樣接的：

4×4的矩陣鍵盤，對(duì)于每一行，左端連在一起，四行按鍵因此引出四組線，接在P2_0 - P2_3上。如圖：

同理，對(duì)于每一列，右端連在一起，四列按鍵因此引出四組線，接在P2_4 - P2_7上。如圖：

組合起來就得到了第一張圖片。

因此可以通過讀取按鍵輸入哪一行，哪一列從而確定按鍵的位置。

首先得到被按下的按鍵屬于哪一行：

把P2_0 - P2_3 端口置為高電平，P2_4 - P2_7置為低電平，如果其中一行的某一個(gè)按鍵被按下，那么對(duì)應(yīng)的P2_0 - P2_3 端口就會(huì)有一個(gè)端口被拉低，通過判斷即可確定被按下按鍵屬于哪一行。

如圖，第一行有按鈕被按下（端口紅色為高電平，藍(lán)色為低電平）

代碼段如下：

P2 = 0x0f;       //P2_0 - P2_3 端口置為高電平，P2_4 - P2_7置為低電平

if (P2 != 0x0f)  //如果不為0x0f，說明有按鍵被按下

{

delay(20);

//讀出端口從讀出值來判斷是哪一行

switch (P2)

{

  case 0x0e: x = 0; break;   //0000 1110

  case 0x0d: x = 1; break;   //0000 1101

  case 0x0b: x = 2; break;   //0000 1011

  case 0x07: x = 3; break;   //0000 0111

  default: break;

}

讀取被按下的按鍵屬于哪一列：

類似地：把P2_0 - P2_3 端口置為低電平，P2_4 - P2_7置為高電平，如果其中一列的某一個(gè)按鍵被按下，那么對(duì)應(yīng)的P2_4 - P2_7 端口就會(huì)有一個(gè)端口被拉低，通過判斷即可確定被按下按鍵屬于哪一列。

如圖，第三列有按鈕被按下

代碼段如下：

P2 = 0xf0;     //P2_0 - P2_3 端口置為低電平，P2_4 - P2_7置為高電平

if (P2 != 0xf0){  //如果不為0xf0，說明有按鍵被按下

  switch (P2)

  {

    case 0xe0: y = 0; break;

    case 0xd0: y = 1; break;

    case 0xb0: y = 2; break;

    case 0x70: y = 3; break;

    default: break;

  } 

}

2.3 矩陣鍵盤掃描程序

將讀取到的矩陣鍵盤值（0 - F）顯示在數(shù)碼管上:

仿真電路如圖：

代碼如下：

/**************************

* 讀取矩陣鍵盤值并顯示至數(shù)碼管上

**************************/

#include

#define uint unsigned int 

#define uchar unsigned char

//共陽數(shù)碼管編碼表

uchar code table[] =

{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,

0x99,0x92,0x82,0xf8,

0x80,0x90,0x88,0x83,

0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

//函數(shù)聲明

void delay(uint xms);   //延時(shí)函數(shù)

void display(uchar x);  //數(shù)碼管顯示函數(shù),輸入0-15,在數(shù)碼管上顯示0-F

uchar getKey(); //讀取矩陣鍵盤函數(shù),返回0-15

//程序入口

void main(){

  uchar keyValue;

  while(1){

keyValue = getKey();  //讀取鍵盤值

display(keyValue);    //數(shù)碼管顯示

  }

}

void delay(uint xms){

  uint i,j;

  for(i = 0; i    for(j = 0; j<110; ++j);

}

void display(uchar x){

  P0 = table[x];

}

uchar getKey(){

  uchar x = 0, y = 0;

  uchar result = 0;

  // 第1回合第1步

  P2 = 0x0f; // 從IO口輸出，寫IO口

  if (P2 != 0x0f)// 從IO口輸入，讀IO口

  {

  // 讀出的不是0x0f說明有按鍵被按下

  delay(20);

  // 第1回合第2步：讀出端口從讀出值來判斷是哪一行

  switch (P2)

  {

    case 0x0e: x = 0; break;

    case 0x0d: x = 1; break;

    case 0x0b: x = 2; break;

    case 0x07: x = 3; break;

    default: break;

  }

  delay(10);

  // 第2回合第1步

  P2 = 0xf0;

  if (P2 != 0xf0){

    switch (P2)

    {

      case 0xe0:y = 0; break;

      case 0xd0: y = 1; break;

      case 0xb0: y = 2; break;

      case 0x70: y = 3; break;

      default: break;

    }

    // 經(jīng)過2個(gè)回合后行x和列y都知道了，然后根據(jù)x和y去計(jì)算鍵值即可  

    }

  }

  result = x * 4 + y;

  return result;

}