单片机教程26课单片机矩阵式键盘接口技术及程序设计

单片机c语言程序设计---矩阵式键盘实验报告课程名称：单片机c语言设计实验类型：设计型实验实验项目名称：矩阵式键盘实验一、实验目的和要求1.掌握矩阵式键盘结构2.掌握矩阵式键盘工作原理3.掌握矩阵式键盘的两种常用编程方法，即扫描法和反转法二、实验内容和原理实验1.矩阵式键盘实验功能：用数码管显示4*4矩阵式键盘的按键值，当K1按下后，数码管显示数字0，当K2按下后，显示为1，以此类推，当按下K16，显示F。

（1）硬件设计电路原理图如下仿真所需元器件（2）proteus仿真通过Keil编译后，利用protues软件进行仿真。

在protues ISIS 编译环境中绘制仿真电路图，将编译好的“xxx.hex”文件加入AT89C51。

启动仿真，观察仿真结果。

操作方完成矩阵式键盘实验。

具体包括绘制仿真电路图、编写c源程序（反转法和扫描法）、进行仿真并观察仿真结果，需要保存原理图截图，保存c源程序，总结观察的仿真结果。

完成思考题。

三、实验方法与实验步骤1.按照硬件设计在protues上按照所给硬件设计绘制电路图。

2.在keil上进行编译后生成“xxx.hex”文件。

3.编译好的“xxx.hex”文件加入AT89C51。

启动仿真，观察仿真结果。

四、实验结果与分析void Scan_line()//扫描行{Delay(10);//消抖switch ( P1 ){case 0x0e: i=1;break;case 0x0d: i=2;break;case 0x0b: i=3;break;case 0x07: i=4;break;default: i=0;//未按下break;}}void Scan_list()//扫描列{Delay(10);//消抖switch ( P1 ){case 0x70: j=1;break;case 0xb0: j=2;break;case 0xd0: j=3;break;case 0xe0: j=4;break;default: j=0;//未按下break;}}void Show_Key(){if( i != 0 && j != 0 ) P0=table[ ( i - 1 ) * 4 + j - 1 ];else P0=0xff;}五、讨论和心得。

1、设计原理(1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。

(2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。

2、参考电路图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图3、电路硬件说明(1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。

(2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。

4、程序设计内容(1)4×4矩阵键盘识别处理。

(2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。

矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。

键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。

键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。

两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。

5、程序流程图(如图14.3所示)6、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUALCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00HRET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;;PANDUAN: MOV P3,#0FFHCLR P3.4MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MS JZ SW1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0 LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4 LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8 LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MS JZ SW2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K5 MOV COUNT,#1 LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5 LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9 LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MS JZ SW3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2 LJMP DKK9: CJNE A,#0DH,KA MOV COUNT,#6 LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,KDMOV COUNT,#3LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7LJMP DKKE: CJNE A,#0BH,KF MOV COUNT,#11 LJMP DKKF: CJNE A,#07H,KG MOV COUNT,#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A,COUNTMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSK: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ SKRET;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5,LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END7、C语言源程序#includeunsigned char code table[]={0x3f,0x66,0x7f,0x39,0x06,0x6d,0x6f,0x5e,0x5b,0x7d,0x77,0x79,0x4f,0x07,0x7c,0x71};void main(void){ unsigned char i,j,k,key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:key=3;break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有,显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;case 0x0d:key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下//i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--) for(k=200;k>0;k--); i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}8、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。

单片机矩阵键盘的编程I/O端口输出1的端口与输出0的端口对接的时候会检验出原来的端口是0 第一个，这个是错误程序#include<reg52.h>void delay1ms(unsigned int i) //延时函数{unsigned char j;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基准延时程序{;}}}void main(){while(1){P1=0xf0; //建立初始状态,每一行赋值0，每一列赋予1unsigned chars[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0 x86,0x8e}; //数码管灯unsigned int l; //分别代表作列与行unsigned int r;if(P1!=0xf0) //检验有没有按键被按下{delay1ms(15); //避免前沿抖动，延时大约15msswitch(P1) //检验有没有键盘被按下{ //如果按下了就检验是哪一列被按下了case 0x70: //p1^7被按下l=4;case 0xB0: //p1^6被按下l=3;case 0xD0: //p1^5被按下l=2;case 0xE0: //p1^4被按下l=1;default:break;}P1=0xf; 、 //每一列赋予1，每一行赋予0switch(P1) //检验哪一行的按键被按下{case 0xE: //p1^0被按下r=1;case 0xD: //p1^2被按下r=2;case 0xB://p1^3被按下r=3;case 0x7:r=4;//p1^4被按下default:break;}//已经知道哪一个按键被按下r=r*l; //得到的数在数值上等于要显示的数目P1=s8[r] //数码管亮}delay1ms(15); //避免后延抖动}}错误的地方在于P1=0xf; 、 //每一列赋予1，每一行赋予0switch(P1) //检验哪一行的按键被按下{这是因为如果没有再次判断当P1！=0XF的时候，就可能出现没有符合case之中的情况而直接运行default这种情况。

单片机矩阵按键课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单片机矩阵按键的基础知识，掌握矩阵按键的原理及其在电路中的应用。

2. 学生能描述单片机I/O口操作方法，并运用此知识实现矩阵按键的编程控制。

3. 学生能解释并运用行、列扫描法进行按键识别，实现按键的消抖处理。

技能目标：1. 学生能够独立完成矩阵按键电路的连接，并进行调试。

2. 学生能够运用所学知识，编写程序实现矩阵按键的扫描与功能分配。

3. 学生能够通过实验，分析和解决矩阵按键编程过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对单片机技术的兴趣，增强对电子工程领域的认识。

2. 学生在学习过程中，培养解决问题的耐心和毅力，树立团队协作意识。

3. 学生能够认识到单片机技术在现实生活中的应用价值，增强创新实践能力。

课程性质：本课程为实践性较强的电子技术课程，要求学生在掌握理论知识的基础上，注重动手实践。

学生特点：学生具备一定的单片机基础知识，对电子技术有较高的兴趣，但编程和动手能力参差不齐。

教学要求：结合学生特点，课程注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手能力和创新能力。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均有所提升。

二、教学内容1. 矩阵按键原理：介绍矩阵按键的电路结构、工作原理以及其在单片机系统中的应用。

- 教材章节：第二章第二节《矩阵键盘的工作原理》2. 单片机I/O口操作：回顾并加深理解单片机I/O口的基本操作，为矩阵按键编程打下基础。

- 教材章节：第一章《单片机基础》3. 行列扫描法：讲解如何运用行列扫描法进行按键识别，包括消抖处理方法。

- 教材章节：第二章第三节《矩阵键盘的编程方法》4. 矩阵按键编程实践：指导学生编写程序，实现矩阵按键的扫描与功能分配。

- 教材章节：第二章第四节《矩阵键盘应用实例》5. 电路连接与调试：学生动手实践，完成矩阵按键电路的连接，并进行调试。

- 教材章节：实验指导书《矩阵键盘实验》6. 问题分析与解决：针对编程和调试过程中遇到的问题，引导学生进行分析和解决。

1、设计原理(1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。

(2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。

2、参考电路图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图3、电路硬件说明(1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。

(2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。

4、程序设计内容(1)4×4矩阵键盘识别处理。

(2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。

矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。

键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。

键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。

两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。

5、程序流程图(如图14.3所示)6、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUALCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;; CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00HRET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;; PANDUAN: MOV P3,#0FFHCLR P3.4MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MSJZ SW1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MSJZ SW2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K5 MOV COUNT,#1LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MSJZ SW3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2LJMP DKK9: CJNE A,#0DH,KA MOV COUNT,#6LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,KD MOV COUNT,#3LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7LJMP DKKE: CJNE A,#0BH,KFLJMP DKKF: CJNE A,#07H,KGMOV COUNT,#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUANDK: RET;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A,COUNTMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSK: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ SKRET;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;; DELAY10MS: MOV R6,#20DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5,LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END7、C语言源程序#includeunsigned char code table[]={0x3f,0x66,0x7f,0x39, 0x06,0x6d,0x6f,0x5e,0x5b,0x7d,0x77,0x79,0x4f,0x07,0x7c,0x71};void main(void){ unsigned char i,j,k,key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有,显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;{ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;case 0x0d:key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下// i=P3;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--) for(k=200;k>0;k--); i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}8、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。

单片机与键盘或按键接口设计与实现方法单片机与键盘或按键接口设计是嵌入式系统开发中常见的任务，它可以实现通过键盘或按键输入控制单片机的功能。

本文将介绍单片机与键盘或按键接口设计的基本原理和实现方法。

一、基本原理单片机与键盘或按键接口设计的基本原理是通过将键盘或按键连接到单片机的IO口，利用IO口的输入功能来获取输入信号，并进行相应的处理。

在接口设计中，常见的有行列式键盘接口和矩阵式键盘接口两种方式。

1. 行列式键盘接口行列式键盘接口是一种常见的键盘接口设计方式。

它将键盘的行线和列线通过矩阵的方式连接到单片机的IO口。

当按下某个键时，单片机通过扫描每一行或每一列的电平变化，来检测按键的触发信号。

通过扫描方式，可以确定按下的键是哪一个。

行列式键盘接口的设计步骤如下：（1）将键盘的行线和列线分别连接到单片机的IO口。

（2）将行线接入IO口的输出引脚，并设置为高电平输出状态。

（3）将列线接入IO口的输入引脚，并设置为上拉输入状态。

（4）单片机通过改变行线的输出状态，逐行扫描键盘。

具体方法是将某一行的输出引脚设置为低电平，然后扫描各列的输入引脚，检测是否有低电平表示某个键被按下。

2. 矩阵式键盘接口矩阵式键盘接口是另一种常见的键盘接口设计方式。

它将键盘的每一个按键连接到单片机的IO口，通过设置IO口的输入输出模式和状态来检测按键的触发信号。

矩阵式键盘接口的设计步骤如下：（1）将键盘的每一个按键分别连接到单片机的IO口。

（2）将IO口的输入输出模式设置为相应的模式，如输入模式或输出模式。

（3）设置IO口的状态，如上拉输入状态或输出高电平状态。

（4）根据需要，单片机不断扫描每一个IO口，检测按键的触发信号。

二、实现方法实现单片机与键盘或按键接口可以使用各种软件开发工具，如Keil、IAR等，配合相应的编程语言，如C语言或汇编语言。

下面分别介绍两种接口设计的实现方法。

1. 行列式键盘接口实现方法在行列式键盘接口设计中，需要设置IO口的输入输出状态和扫描方法。