4个IO口控制4*4矩阵按键，新颖，拿出来大家学习下

易冰 · 发表于 2012-5-3 15:46:27

4×4 矩阵式键盘电路的改进本文向大家推荐一个精简 IO 接口的4×4 键盘电路，该键盘电路仅仅使用 4 条IO 接口引线，即可完成一般需要 8
位接口才能完成的功能。
在51单片机系统中，经常使用 4×4 键盘，一般情况下，都是使用一个 8 位的接口，外接16个按键。
下图就是一个常规的 4×4 键盘电路图。

这种常规的矩阵键盘电路，相信大家都司空见惯了，好多人都会编写它的驱动程序。
图中使用了 P0口的8 个引脚（ P0.0~P0.7 ），分别驱动键盘的行和列。按键的编号，在图中分别标注了
0~F 。
检测按键的一般的思路是在四个列线，分别输出一个低电平，然后输入行线，逐行检测是否存在低电平。
如果在某行有低电平出现，就说明该行、列的交叉点上的按键，被按下了。
其实，这些行、列引线，是 “ 分时” 工作的，当在某一列输出低电平的时候，其它的列，输出的就是高电平。
如果利用这些输出高电平的列，进行输入，那么就可以极大的节省 IO 接口的引线数量。
基于这个道理，在上图中，下面的四个列驱动引线（ P0.4~P0.7 ），就完全可以省去，只是使用行驱动的引
脚（ P0.0~P0.3 ）来分时输出低电平即可。
电路见下图。

为了对引脚之间进行隔离，图中加上了四个二极管，确保只有在引脚输出低电平的时候，方可把键盘中相
应的列置为 0 。
针对这个电路，对按键的检测方法，和常规的 4×4 键盘检测思路是相同的，例如：
当在 P0.0输出低电平，即最左边的列为0 ，这时检测P0.1、P0.2及P0.3是否为0 ，可以判断最左边的三个按
键是否按下；
当在 P0.1输出低电平，即左边第二列为0 ，这时检测P0.0、P0.2及P0.3是否为0 ，可以判断左边第二列的三
个按键是否按下；
………… ；
这个检测按键是否按下的思路非常简单，会编写常规 4×4 键盘驱动程序的网友，肯定都会编写出来这种电路
的驱动程序。
因为行和列使用了相同的 IO 引线，实际上，连接在同一个引线的行、列交叉点处的按键，就已经失效了，
那么就把把原来的按键，移动出来，把二极管画在交叉点，电路如下所示。

再把移出来四个按键连接在 IO 引线，另一端直接接地；把其它按键的编号，再整理一下，就成了下图电
路。

这个电路比常规的4×4 键盘电路仅仅多用了四个二极管，但是却节省了四条 IO 接口引线，这个意义是十分巨
大的。
按照这个电路的设计思路，使用 n 条IO 接口引线，就可以驱动 n×n 个按键。
那么用 5 个IO 引脚，就可以驱动5×5 的键盘，这就足以满足各种应用了。
网上也有一些其它类型的节省接口的键盘电路，但是都有不足，不是电路过于复杂，就是驱动的按键个数
较少，远远不及本电路简单实用。
做而论道已经按照这个电路制作了 PCB板，外形和常规4×4 键盘电路板相差无几。二极管体积很小，布线并
没有障碍。
实践证明，这是个完美的精简接口的 4×4 键盘电路，不仅可以用在51单片机系统，在使用其它 MCU组建的
电路中同样适用。
针对这个电路，做而论道已经用汇编语言和Ｃ语言编写出了驱动程序，因为汇编语言可以使用 “ 位操作” 指
令，所以程序的比较简单；Ｃ语言的程序，就显得累赘一些。
程序暂时就不公布了，有兴趣的网友可以来讨论。

.titrwh · 发表于 2012-5-3 15:54:31

不错，很新颖的想法，记下来晚上回去细细研究下。

z421868436 · 发表于 2012-5-3 15:57:05

很不错收藏了
要找个时间研究一下代码

LCRPN · 发表于 2012-5-3 15:59:24

坛子里以前有人提过。

WGJ5767351 · 发表于 2012-5-3 16:01:24

加上负极，就5根线了，

易冰 · 发表于 2012-5-3 16:03:12

我刚进坛子，不清楚，之前设计电路时，IO口不够用，在网上挖出来的，大家一起学习嘛。
一个人不能光想获取不去奉献啊，大家说是不是啊。

a276841134 · 发表于 2012-5-3 16:23:01

楼主很有创新，这样可以大量节省了IO口！！

amalone · 发表于 2012-7-1 12:12:15

求程序0.0

aifang · 发表于 2012-7-1 17:46:19

很好的想法啊

gxhchhkd · 发表于 2012-7-1 17:57:16

确实很新颖啊，受教了~

nongxiaoming · 发表于 2012-7-1 18:16:48

不错，可以使用在IO紧缺的时候~

cjr82123 · 发表于 2012-7-1 19:25:46

阅读了一下，的确不错。mark

xiaobendan001 · 发表于 2012-7-1 20:23:47

之前发过的，还说是老外发明的，称作IO口扫键法还是什么的记不清了，我也实验过，可以支持部分按键的组合使用，但是如果使用薄膜开关，二极管没地方放啊

xiaobendan001 · 发表于 2012-7-1 20:24:12

之前发过的，还说是老外发明的，称作IO口扫键法还是什么的记不清了，我也实验过，可以支持部分按键的组合使用，但是如果使用薄膜开关，二极管没地方放啊

wjt1227 · 发表于 2012-7-1 20:29:00

有空研究下

machao · 发表于 2012-7-1 21:45:27

本帖最后由 machao 于 2012-7-1 21:55 编辑

当I/O紧张，可以考虑采用。
存在的不足：
1.按键扫描编程稍微麻烦，一般所谓单片机“精通的”人，还真设计不好这个扫描程序。另外，现在新型的单片机与51不同,I/O需要定义输入或输出方式，编写代码中，如果I/O工作方式设定错误，就不能正确扫描键盘。

2.使用单键情况下，基本没有问题，但是如果2个按键同时按下，扫描按键就会发生错误，以下图说明：

假定F00输出0，正常情况下，F01/F02/F03为输入，检测按键4、5、6。但如果此时同时按下按键是7和8，那么程序认为是5键。

作为一个系统，你不知道用户会如何的操作按键，如果用户胡乱按键盘，你的系统就出问题了。

xiaoyigechaos · 发表于 2012-7-2 13:12:24

收藏回家研究

machao · 发表于 2012-7-2 13:55:33

pjh 发表于 2012-7-2 13:05
牛得不行呀！

如果我分析的对，就是真“牛”，如果不对，就是“假牛”，或“吹牛”。

朋友也可以参与讨论，比如给个对应的参考扫描代码，那也是“牛”。

西班牙斗牛士获得2012年欧锦赛的冠军，4年中连续获得3次世界级大赛的冠军，牛不牛？牛！

靠的是什么？技术！

有了真正的技术垫底，怎么“牛”都可以。说风量话的，妒忌人的，恐怕连“吹牛”都不敢。

哈哈，牛，牛，牛！

machao · 发表于 2012-7-3 00:46:16

pjh 发表于 2012-7-2 14:33
老师：我是褒义，就是牛得不得了的意思，别误会

朋友，这个怎么也算不上“牛”的，只是一个基本的电路，稍微具备一点基础，就可以分析出来的。

从这个例子可以看出，现在我们的教育是“应试教育”，学生越学越“傻”，越“笨”，一点分析问题的能力也没有。

zhikai_wu · 发表于 2012-7-3 02:09:54

十七楼很有道理

tomy · 发表于 2012-7-17 17:32:18

machao 发表于 2012-7-2 13:55
如果我分析的对，就是真“牛”，如果不对，就是“假牛”，或“吹牛”。

朋友也可以参与讨论，比如给个对 ...

马老师:
这个按键扫描.0\1\2\3这四个键没明白是要怎么扫到的呢??

huangwei198996 · 发表于 2012-7-26 15:39:10

tomy 发表于 2012-7-17 17:32
马老师:
这个按键扫描.0\1\2\3这四个键没明白是要怎么扫到的呢??

把4个IO置为高电平如果0,1,2,3其中一个键被按下这4个IO其中一个就会变成低电平，这样MCU就可以确定是哪一个按键了

l769109884 · 发表于 2012-8-2 16:16:20

不错,,,好想法

l769109884 · 发表于 2013-1-8 23:27:26

接地那一列按键扫描不对，总会误为旁边的键，能提供参考下吗或者指点下！用C的

maxims · 发表于 2013-1-9 11:23:21

嗯嗯，学习了！回家电脑上细看！

lpandadp · 发表于 2013-6-2 19:52:35

很不错

Timecy · 发表于 2013-7-20 17:55:08

看见新盈，于是研究了下，我想楼主还没写出程序把，因为写了程序会发现，并不能实现最后4个接地的按键。不过可以实现N=N²-N个键盘，N为IO数。即：4个IO口可以实现4²-4=12个键盘。以此类推，5个可以实现20个。

Timecy · 发表于 2013-7-20 18:00:45

huangwei198996 发表于 2012-7-26 15:39
把4个IO置为高电平如果0,1,2,3其中一个键被按下这4个IO其中一个就会变成低电平，这样MCU就可以确 ...

如果P0.0为低电平，P0.1、P0.2、P0.3为高电平，这时扫描4、5、6键吧。这时候1、2、3键按下会怎样？这时候按下1键会误认为第四键，所以接地的4个按键不能实现。不过这种方法可以实现键盘数=N²-N （N为IO口数），即：4²-4=12个键盘鼠

cole333 · 发表于 2013-7-20 18:12:11

mark

zwf9969 · 发表于 2013-7-21 16:22:16

不错，可以好好研究，从没有仔细思考过还有这样的接法

68336016 · 发表于 2013-7-27 10:49:19

Timecy 发表于 2013-7-20 17:55
看见新盈，于是研究了下，我想楼主还没写出程序把，因为写了程序会发现，并不能实现最后4个接地的按键。不 ...

可以实现最后接地按键的，比如P0.0先输出低电平，检测P0.1,P0.2,P0.3这就3个按键了。再把P0.0设置为输入上拉，不就检测到最后接地按键了？
就是写程序会比较费事些

sonyericsson · 发表于 2013-7-27 13:08:02

cowboy以前发过了

skylsk · 发表于 2013-8-26 01:35:30

马老师说的话深有体会···

943941946 · 发表于 2013-8-26 07:17:36

收藏了，谢谢

camtime · 发表于 2013-8-26 09:25:12

呵呵，又见到这个IO扫描了，还有个是20多键版本

benqme · 发表于 2013-8-26 14:16:23

精简，不错，好方法

wxty · 发表于 2013-8-27 17:36:47

记得有个很强大的IO键盘扫描的帖子。

lmt50211 · 发表于 2013-8-28 08:22:31

WGJ5767351 发表于 2012-5-3 16:01
加上负极，就5根线了，

老兄,人家说是用四个IO口, 不是说只用四条线...

wtliu · 发表于 2013-8-28 08:55:13

很有创意，这个就收了。

minier · 发表于 2013-8-28 15:19:31

这个很不错
切换IO不是什么问题
核心就是扫描法
应该代替传统的扫描法
节省1半的引脚
但是要注意，每根线要都加上拉电阻
另外，二极管也是可以省略的

czg1411 · 发表于 2013-9-7 21:18:16

这个就是双交互式按键。很久以前就有了。。。

lmt50211 · 发表于 2013-12-7 09:37:36

思路不错,值得试试。..

AllEle · 发表于 2014-3-4 15:25:32

最后一列有问题
最后一列单独按时没问题，当按下最后一列中的某个同时按前面那些会出现问题
最后一个按下，相应那行拉低了，可判断的是当前IO口为低的数，但此时只有1/4可能性正好为那个口，所以出错机会是75%，又因为扫描是循环的，所以肯定读出的按键有问题

940605857 · 发表于 2014-3-5 11:18:17

厉害，回去研究下！！

cld795 · 发表于 2014-3-18 22:06:07

学习了

chen7055909 · 发表于 2014-5-4 22:01:41

值得收藏，看一下

945595199 · 发表于 2015-1-15 00:30:31

我也自己焊了个试过了，接地的那一条按键扫描程序不同于其他三行，16个按键都能用，但发现怎么会有干扰？
当接上4个IO口，有时用手碰一下导线（锡），有的按键就被检测到了.

vivi_cq1982 · 发表于 2015-1-15 10:27:53

非常不错，收藏

4个IO口控制4*4矩阵按键，新颖，拿出来大家学习下

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