ME300B单片机学习开发系统应用之三
---4×4矩阵键盘的工作原理与编程
本文介绍如何在ME300B型51/AVR单片机学习开发系统上使用数码管显示4×4矩阵键盘的键值。
一、硬件工作原理的简单介绍
该实验使用ME300B上的8位数码管显示电路和4×4矩阵键盘电路。现将这二部分的电路工作原理进行简单的介绍：
1、4×4矩阵键盘的工作原理
矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
K2 P15K3 P16
2、数码管动态扫描显示电路
所以，在调整显示的时间间隔时，即要考虑到显示时数码管的亮度，又要数码管显示时不产生闪烁现象。
在ME300B单片机开发系统中使用数码管来显示信息时，要将JP2的2、3端短接。见图3
二、演示程序的编程方法
1、4×4矩阵键盘的编程方法：
1.1、先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。
先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。
举例说明如何得到按键的特征编码：
假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。
从P1口的高四位输出低电平，即P1.4－P1.7为输出口。低四位输出高电平，即P1.0－P1.3为输入口。读P1口的低四位状态为“1101”，其值为“0DH”。
再从P1口的高四位输出高电平，即P1.4－P1.7为输入口。低四位输出低电平，即P10－P13为输出口，读P1口的高四位状态为“1110”，其值为“E0H”。
将两次读出的P0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“EDH”。
用同样的方法可以得到其它15个按键的特征编码。
1.2、根据按键的特征编码，查表得到按键的顺序编码。
将用上述方法得到的16个按键的特征编码按图2按键排列的顺序排成一张特征编码与顺序编码的对应关系表，然后用当前读得的特征编码来查表，当表中有该特征编码时，它所在的位置就是对应的顺序编码。
1.3、矩阵键盘键值查找程序的具体编程
这个演示程序的主要功能有：
1、识别键盘有无按键按下，若无键按下返回。
2、如果有键按下，找出具体的按键值（顺序码）。
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矩阵键盘键值查找程序
键值存入30H单元
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KEY_SCAN：;识别键盘有无键按下子程序
MOV P1,#0F0H;置列线为0，行线为1
MOV A,P1;读P1口
ANL A,#0F0H;取出高四位
MOV B,A;暂存到B
MOV P1,#0FH;置列线为1，行线为0
MOV A,P1;读P1口
ANL A,#0FH;取出低四位
ORL A,B;高四位与低四位逻辑或运算重新组合
CJNE A,#0FFH,KEY_IN1;0FFH为无按键按下
RET
KEY_IN1：;识别具体按键值子程序
MOV B,A;将按键的特征编码暂存于B
MOV DPTR,#KEYTABLE
MOV R3,#0FFH
KEY_IN2:
INC R3;顺序码加1
MOV A,R3
MOVC A,@A+DPTR;查表
CJNE A,B,KEY_IN3;比较，若相同则找到按键的特征编码。
MOV A,R3;找到特征编码后，取顺序码
MOV30H,A;存入30H单元
RET
KEY_IN3:
CJNE A,#00H,KEY_IN2;末完，继续查
RET;00H为结束码
;特征编码与顺序编码的对应关系表
KEY_TABLE:
DB0EEH,0EDH,0EBH,0E7H,0DEH;0,1,2,3,4,顺序码
DB0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDH;5,6,7,8,9,顺序码
DB0BBH,0B7H,07EH,07DH,07BH,077H;A,B,C,D,E,F顺序码
DB00H;结束码
2、8位数码管显示程序的编程方法
根据要使用的数码管的具体位置来确定扫描初值和扫描方向。
根据使用数码管的个数来确定扫描的位数。
准备好要显示的数据，放入相应的显示单元中。
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8位数码管显示子程序
;从右至左依次点亮8个数码管
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DISPLAY:
MOV R1,#07FH;扫描初值送入R1
MOV R2,#08H;扫描位数送入R2
MOV R0,#30H;开始填充显示单元
DISP1:MOV A,@R0;显示内容送入A
MOV DPTR,#TABLE;获得表头
MOVC A,@A+DPTR;查表获得显示数据
MOV P0,A;显示单元数据
MOV P2,R1;开始显示当前位
MOV A,R1;准备显示下一位
RR A
MOV R1,A
INC R0;取下一个单元地址
LCALL DELAY2MS;延时2MS
DJNZ R2,DISP1;重复显示下一个
RET;显示完成，返回
因键值显示只需用一位数码管，可将上面的显示程序进行优化，得到下面的显示程序。====================================================
键值显示子程序
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KEY_PLAER：
MOV A,30H;键值数据送入A
MOV DPTR,#TABLE;取段码表地址
MOVC A,@A+DPTR;查显示数据对应段码
MOV P0,A;段码送入P0口
CLR P2.7;第一个数码管显示
CALL DELAY2MS
SETB P2.7
RET
