键盘与AVR单片机的接口

2024年9月27日 | 阅读时长 4 分钟

在最低层面上，键盘以行和列的矩阵形式组织。CPU通过端口访问行和列，因此通过两个8位端口，可以将8 X 8矩阵的键与微控制器连接。

当按下某个键时，一列和一行会接通；否则，行和列之间没有连接。在x86 PC键盘中，使用单个微控制器进行键盘的软件和硬件接口。

矩阵键盘与AVR单片机的端口1和端口2的连接如下图所示

扫描和识别按键

上图表示一个连接到两个端口的4 X 4矩阵。行连接到输出端口，列连接到输入端口。如果没有按下任何键，读取输入端口将为所有列提供1，因为它们连接到高电平（VCC）。如果所有行都接地并且按下了一个键，则其中一个列将为0，因为按下的键提供了接地的路径。微控制器的功能是连续扫描键盘以检测和识别按下的键。

接地行并读取列

为了检测按下的键，微控制器通过为输入锁存器提供0来接地所有行，然后读取列。如果从列读取的数据是D3-D0=1111，则表示没有按下任何键，并且该过程会一直继续，直到系统检测到按下了某个键。

但是，如果其中一个列位为零，则表示发生了按键事件。例如，如果D3-D0= 1101，则表示按下了D1列中的某个键。检测到按键后，微控制器将执行识别按键的过程。

从第一行开始，微控制器将其接地，仅为行D0提供低电平；然后它读取列。如果读取的数据全部为1，则表示该行中没有激活任何键，并且该过程将进一步移动到下一行。

识别行和列的过程很容易，因为微控制器随时知道正在访问哪些行和列。

以下是用于读取键盘并将结果发送到端口D的C程序

PC0-PC3连接到列

PC4-PC7连接到行

#include <avr/io.h>	//standard AVR header file
#include <util/delay.h>	//delay header file
#define KEY_PRT PORTC	//initializing keyboard PORT
#define KEY_DDR DDRC	//initializing keyboard DDR
#define KEY_PIN PINC		//initializing keyboard PIN
void delay_ms (unsigned int d)
{
_delay_ms (d);
}
unsigned char keypad [4][4]={ '0', '1', '2', '3',
				  '4', '5', '6', '7',
				  '8', '9', 'A', 'B',
				  'C', 'D', 'E', 'F'};
int main (void)
{
unsigned char colloc, rowloc;
//It is keyboard routine. It sends the ASCII value
//code used for pressed key to port C
DDRD = 0xFF;
KEY_DDR = 0XFF;
KEY_PRT = 0Xff;
while (1)
{
do
{
KEY_PRT & = 0x0F;			//ground all rows of keyboard at once
colloc = (KEY_PIN & 0x0F);		//read the columns of keyboard
while (colloc != 0x0F);		//keep checking until all keys released
}
do
{
do
{
delay_ms (20);		//call the delay
colloc =(KEY_PIN&0x0F);	// check if any key is pressed
while (colloc == 0x0F);	//continuous checking for key press
}
delay_ms (20);		//call the delay for debounce operation
colloc = (KEY_PIN & 0x0F);	//read the columns
} while (colloc == 0x0F);	// wait for the key press
while (1)
{
KEY_PRT = 0Xef;		//ground row 0 of keyboard
Colloc = (KEY_PIN & 0x0F);//read  a columns
if (colloc != 0x0F)		//column is detected
{
rowlock =0;			//save the row location
break;				//exit while loop
}
KEY_PRT = 0xDF;		//ground row 1 of keyboard 
colloc = (KEY_PIN & 0x0F);//read a columns
if (colloc != 0x0F)
{
rowloc =1;			//save the row location 
break;
}
KEY_PRT = 0XBF;		//ground row 2 of keyboard
colloc = (KEY_PIN & 0x0F);//read a columns
if (colloc != 0x0F)		//column is detected
{
rowlock =2;			//save the row location
break;				//exit while loop
}
KEY_PRT = 0X7F;		//ground row 3 of keyboard
colloc = (KEY_PIN & 0x0F);//read a columns
rowloc = 3;	//save the row location	
break;
}
//check the column and send its result to Port D
if (colloc == 0x0E)
PORTD = (keypad[rowloc][0]);
else if (colloc == 0x0D)
 PORTD = (keypad[rowloc][1]);
else if (colloc == 0x0B)
 PORTD = (keypad[rowloc][2]);
else
PORTD= (keypad[rowloc][3]);
}
return 0;
}

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