如何设计一个节约单片机端口资源的键盘电路
新型键盘电路
键盘电路是单片机应用系统最常用的人机接口，往往要占用较多的i/o端口，利用本文介绍的电路，可以最大限度地减少键盘电路对i/o端口的点用。本电路特别适合一些引脚少、结构紧凑的单片机，可为其节省宝贵的i/o资源。
这里以3根i/o线为例，普通接法只能接3个键，即使是采用改进后的组合接法［1］，最多也只能接7个链，本文介绍的电路是在组合接法的基础上增加了3个二极管，并采用了新的接法。其软件处理使用了端口访问和扫描检测两种方法，从而使按键数可达到16个，同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读取，因此极大地简经了程序的处理过程，同时也节省了宝贵的存储器和cpu运算资源。图1是该电路的电路原理图。
2 软件过程和程序
该电路在程序处理时，由处理器首先向i/o1～i/o3写高电平，然后读入。如果非全“1”，说明，k0～k6中有键按下，此时可根据读入的端口状态判断键的状态，如果读入的结果为全“1”，则i/o1～i/o3轮流输出低电平，再读入，这样就可根据另外两根i/o线的状态来判别是k7～k15中的哪一个键被按下。重复调用键盘处理子程序可将读取的键值与上次的值进行比较，甚至两次读数相同为止，这样即可消除按键抖动所造成的误读。该电路选用的单片机为 at89c2051，用c51语言编写的按键电路处理程序如下：
#include《c:eg51.h》
#define uchar unsigned char
uchar getkey（void）；
uchar keyvol;
void main（void）
{
keyvol=getkey（）; /*调用键处理函数，返回的数据等于16表示同有键按下，0至15对应k0至k15*/
}
以下为键盘处理子程序：
uchar getkey（void）
{
uchar x
p1=p1|0x07； /*i/o1至i/o3写“1”*/
xp1&0x07； /*读入i/o1至i/o3并屏蔽其它位*/
if（x= =10）
{
p1=p1|0x07；
p1=p1&0xfd； /*i/o2写“0”*/
x=p1&0x07；
x=（x+1）/2+10; /*屏蔽i/o2并转换k10至k12的键值*/
if（x = =13）
{
p1=p1|0x07；
p1=p1&0xfb; /*i/o3写“0”*/
x=p1&0x07;
x=x+13； /*屏蔽i/o3并转换k13至k15的键值*/
}
}
}
return x；
}
利用该键盘电路并根据逻辑组合原理可推断开n条i/o线可组合的按键数n为：
n=（2n-1）+（2 n-1 -1）n
表1给出了2至4条i/o线可组合的按键数。
表1 2～4条i/o线可组合的按键数
i/o线 可组合按键
2 5
3 16
4 43
3 结束语
这种新型键盘电路在使用时非常稳定可靠，节省大量的i/o端口，而且程序处理也很简洁，速率比4×4的扫描式电路还要快，因此，该电路特别适合一些引脚较少的单片机，如pic12c508、z86e03以及at89c2051等。
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这里以3根i/o线为例，普通接法只能接3个键，即使是采用改进后的组合接法［1］，最多也只能接7个链，本文介绍的电路是在组合接法的基础上增加了3个二极管，并采用了新的接法。其软件处理使用了端口访问和扫描检测两种方法，从而使按键数可达到16个，同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读取，因此极大地简经了程序的处理过程，同时也节省了宝贵的存储器和cpu运算资源。图1是该电路的电路原理图。
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#define uchar unsigned char
uchar getkey（void）；
uchar keyvol;
void main（void）
{
keyvol=getkey（）; /*调用键处理函数，返回的数据等于16表示同有键按下，0至15对应k0至k15*/
}
以下为键盘处理子程序：
uchar getkey（void）
{
uchar x
p1=p1|0x07； /*i/o1至i/o3写“1”*/
xp1&0x07； /*读入i/o1至i/o3并屏蔽其它位*/
if（x= =10）
{
p1=p1|0x07；
p1=p1&0xfd； /*i/o2写“0”*/
x=p1&0x07；
x=（x+1）/2+10; /*屏蔽i/o2并转换k10至k12的键值*/
if（x = =13）
{
p1=p1|0x07；
p1=p1&0xfb; /*i/o3写“0”*/
x=p1&0x07;
x=x+13； /*屏蔽i/o3并转换k13至k15的键值*/
}
}
}
return x；
}
利用该键盘电路并根据逻辑组合原理可推断开n条i/o线可组合的按键数n为：
n=（2n-1）+（2 n-1 -1）n
表1给出了2至4条i/o线可组合的按键数。
表1 2～4条i/o线可组合的按键数
i/o线 可组合按键
2 5
3 16
4 43
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