单片机常用按键电路

  一对一的直接连接就是一个按键直接对应一个CPU的输入口，比如下图

左右两个电路作用一样，区别是左边CPU的输入端常态为高电位，按下按键时为低电位；右边的常态为低电位，按下按键是高电位。

   这样的电路简单直接，一个按键独占一个端口，在按键数量较少端口数量富裕时可以直接使用。但很多场合需要的按键数比较多，要尽量少地占用端口就必须使用矩阵式的按键链接。如下图：

图中将按键按行列矩阵的方式排列，其中的每一行公用一根行线，每一列公用一根列线。以此图为例，16个按键，按一对一方式连接的话需要16个端口，而按这样的矩阵方式链接只需要8个端口，所需端口数大量减少。按键数Knum=line*row,而端口数Pnum=line+row,其中的line和row分别代表行数和列数。

  图中的Px,Py为CPU的IO端口，在本例中可以使用不同的端口也可以使用同一个8位端口。上拉电阻不是必须，单片机IO口内部有上拉电路时此处就可省略。

    这个电路的工作原理是采用程序扫描的方式检测某个按键状态。比如将Px口的4位全置为低电平，这时如果没有任何按键按下的话，从Py口读回的4位应全为高，而如果有某一键按下，则对应按下键的那一列的位读回值将为低。这样就能知道按下键所在的列;接着确定按键所处行，把Py口的输入值作为输出，Px全部置高并读取输入，就能得到按键所在行位置,于是就确定了所按按键的行列位置。

扫描可以有两种实现的方法，一种是全行全列扫描，一种是逐行全列扫描。

上面的例子其实就是全行全列扫描方式，见流程框图。

其特点是，一个流程就能到是否有按键按下，并能确定按下按检测行列值，检测步骤简单迅速。但作为行列接口的Px,Py必须是双向的，亦即同时具有输入输出功能，单片机的端口基本都能满足。[page]

但如果端口非双向，或按键数量大，端口数紧张需进一步减少端口时，也许就需要别的方式来解决。

  还是拿上面的电路做例子，全行全列扫描是在检测到有按键按下时，先检测列然后再确定行。

   换种检测方式，就是先给定行，再检测列。比如行端口Px每次输出不是全部，而是只有一位输出为低，也就是预先给定了行，那么对应行有按键按下时，Py读回的值就代表按键所在列。Px口按位逐一输出低，每次读回Py值，这样的处理方式，更贴近扫描的含义。因为按键是机械动作，相对单片机运行速度来说，一次扫描流程足够检测到按键按下的动作。这种扫描方式就是逐行全列扫描。见流程图。

   这种扫描方式的特点是逐行扫描，有多少行就扫多少次，当有按键按下时，行列数就确定了。虽然显得麻烦点，但好处是Px只需是输出而Py只是输入，Px输出每次只有唯一的一位为低，这样的特点就可以对端口数进行简化，比如使用译码器。如图所示：

由图可以看出，同样按键数，增加一个138译码器之后，CPU所用端口数就减为5了。

Px口的3位只需输出0到7，译码器输出就能得到和前面一样的行扫描信号。这时候的程序处理流程，和上面的略有不同，主要是行的表示上不同。上面是行数的对应位表示对应行，下面的是行数的对应值就是对应行。程序框图如所示。

逐行扫描还有另外一个用处，就是当系统中有需要动态扫描的装置比如LED数码管或点阵时，行扫描线就可以为其提供动态扫描信号，这样也是为了减少端口使用数量，达到信号复用并减少代码量的目的。

除了上面提到的几种按键电路，还有一种按键电路，使用更少的端口数量，如图

该电路同矩阵式按键电路一样，所不同的是行列端口使用的是同一个端口，并且矩阵的一条对角线上按键由二极管代替。如此图所示，

按键数Knum=Pnum*（Pnum-1）,其中Pnum就是使用的端口数。

以4个端口数为例，

一对一连接方式只能是4个按键；

不带译码器最多4个按键，

使用2-4译码器或3-8译码器方式最多8个按键

而这种电路可以达到12个按键。此电路程序部分和不带译码器的一样，只是注意对角线上被二极管替代的地方没有按键。