简单的4×4行列式键盘控制电路设计

　　摘要：设计一个基于单片机的4×4行列式键盘，能够实现的功能是：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，并用数码管显示出来。本系统实用性强、操作简单。

　　1.概述

　　键盘是一组按压式开关的集合，是微机系统不可缺少的输入设备，用于输入数据和命令。键盘的每一个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，非编码键盘是通过软件来识别键码。由于非编码键盘的硬件电路简单，用户可以方便地增减键的数量，因此在单片机应用系统中，非编码键盘得到广泛的应用，有较好的应用价值。

　　2.设计原理

　　首先应该了解本次设计的基本要求和目的，再通过查找资料了解80C51单片机的工作原理、结构图，数码显示管的结构和工作原理。根据设计要求可以将单片机P3口接4×4键盘，P0口接数码显示管，根据扫描原理进行行扫描，用CJNE指令判断P3口的状态。采用软件延时去抖动，用MOVC A,@A+DPTR取键值。

　　建立键值对应的显示码，通过查表指令实现键值的显示。由此画出设计流程图和利用汇编语言进行编程。利用Proteus画出电路图进行仿真。其系统原理框图如图1所示。

　　

　　3.单元电路设计

　　3.1 显示电路

　　按显示方式分，用单片机驱动LED数码管的方法有静态显示和动态（扫描）显示两种。

　　静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后需要刷新，直到下显示内容需要更新时再传送新的数据，这种方法显示稳定，占用CPU时间少。本设计主要是用的动态显示，它的特点正好与静态显示相反，需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多，但动态显示所需硬件少，电路相对简单，能节省线路板空间。采用1位8段共阴极LED,P0口作为LED显示码输出端，因为只采用1位数码管，因此线选端直接接地。

　　如图2所示。

　　

　　3.2 键盘电路

　　用AT89S51的并行口P3接4×4行列式键盘，以P3.0-P3.3作输出线，以P3.4-P3.7作输入线；在数码管上显示每个按键的“0-F”

　　序号。对应的按键的序号排列如图3所示。

　　

　　3.3 电路仿真

　　采用Proteus仿真软件进行仿真，在仿真之前先按照预设值好的电路图进行连线，以及布局，确定线路已连接好，将汇编程序编译生成。hex文件，加载到51芯片中，再运行开始仿真，电路仿真效果图如图4所示。

　　

　　4.结束语

　　本设计是以单片机为控制的键盘系统，对该系统的结构原理进行了相应的描述。通过对键盘的操作在数码管上显示相应的按键字符，具有使用方便、操作简单等特点。随着单片机的日益发展，它必将更多的电子系统设计中得到更多的应用，为电子设计增加更多精彩。（作者：何凤，许建明）