矩阵键盘实验指导书

矩阵键盘键值显示实验一、 实验目的1、 认识独立键盘与矩阵键盘的区别；2、 理解键盘扫描和去抖动的原理3、 熟练掌握矩阵键盘的实现方法；二、 实验任务1、 设计一个矩阵键盘，编程实现按下某按键，数码管显示相应键值的功能三、 实验设备1、 ID101 89S5x单片机模块2、 ID210键盘模块3、 ID214 8位数码管模块4、 STC单片机仿真模块（IAP15W4K58S4）5、 ID205 USB转串口模块6、 USB线（方口/打印机数据线）7、 便携电源箱（220V电源线、4芯端子直流电源线）四、 实验内容和步骤（一）独立键盘独立键盘与单片机连接时，每一个按键都需要一个独立的I/O口，若某单片机系统需要较多按键，如果使用独立按键便会占用较多的I/O口资源。单片机系统中I/O口资源往往比较宝贵，当用到多个按键时，为了节省I/O口，我们引入矩阵键盘。（二）矩阵键盘我们以3x3矩阵键盘为例讲解其工作原理和检测方法。将9个按键排成3行3列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样一共有3行3列一共6根线，我们将这六根线连接到STM32的6个IO口上，通过程序扫描键盘就可检测9个键。通过这种方法我们也可实现4行4列16个键、5行5列25个键、6行6列36个键等。无论独立键盘还是矩阵键盘，单片机检测其是否被按下的原理都是一样的，也就是检测与该键对应的I/O口是否为低电平。独立按键有一端固定为低电平，单片机写程序检测时比较方便。而矩阵键盘两端都与单片机I/O口相连，因此在检测时需要人为通过单片机I/O口送出低电平。检测时，先送一列为低电平，其余几列为高电平（此时我们确定了列数），然后立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平（此时我们又确定了行数），则我们便可确认当前按下的键是哪一行哪一列的，用同样的方法轮流送各列一次低电平，再轮流检测一次各行是否变为低电平，这样既可检测完所有的按键。当然我们也可将行线置低电平，扫描列是否有低电平。这就是矩阵键盘的检测原理和方法。（三）按键的特点与去抖机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图1（a）所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510ms。从图中可以看出，在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施，可从硬件、软件两方面予以考虑。一般来说，在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。（ 本实验采用软件去抖方式）。软件去抖的流程图如图所示。图 按键抖动及软件去抖的流程图图 ID210 键盘模块电路图编写矩阵键盘的扫描程序，通过仿真器查看扫描程序得到的按键编码是否与实验板上的按键编码相同（4） 实验步骤1、 熟悉待完成的功能，准备好需要的实验模块、线缆和Keil软件；2、 按功能需求连接好硬件，检查硬件；一般情况下，电源指示灯全亮表示硬件正常；注意直流电源线缆检查，在插入单片机之前，用