本發(fā)明涉及到一種電路輕觸開(kāi)關(guān)，用這種輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤的檢測(cè)變得非常簡(jiǎn)單，另外，單片機(jī)只需要通過(guò)一個(gè)中斷源和若干個(gè)普通io口與矩陣鍵盤相連就可以以中斷的方式完成矩陣鍵盤檢測(cè)。

背景技術(shù)：

鍵盤是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基本最常見(jiàn)的輸入設(shè)備，一般鍵盤由多個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成。根據(jù)輕觸開(kāi)關(guān)的排列方式，鍵盤可以分為線性鍵盤和矩陣鍵盤。在按鍵多的場(chǎng)合，我們常采用矩陣鍵盤，矩陣鍵盤將輕觸開(kāi)關(guān)排成n行m列，每個(gè)按鍵占據(jù)行列的一個(gè)交點(diǎn)，這樣需要連線的數(shù)目就是n+m，這樣便可檢測(cè)n*m個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)。而傳統(tǒng)的輕觸開(kāi)關(guān)為兩端式，當(dāng)我們摁住開(kāi)關(guān)時(shí)，這兩端導(dǎo)通，自然狀態(tài)下兩端為開(kāi)路，不導(dǎo)通。這種兩端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤的譯鍵方法常有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法，以行掃描法來(lái)說(shuō)，行掃描法需要依次置低矩陣鍵盤行線上的電平，再讀取端口的值以得到被按下按鍵的編碼，這種檢測(cè)方法在程序上較為繁瑣，不夠簡(jiǎn)單，需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟才能識(shí)別出被按下的輕觸開(kāi)關(guān)。另外，這些方法需要處理器以查詢的方式對(duì)按鍵掃描檢測(cè)，這就要求處理器不斷讀取io的電平狀態(tài)，這種按鍵檢測(cè)的方式在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中往往是不適宜的，而且以查詢的工作方式檢測(cè)按鍵就導(dǎo)致cpu無(wú)法工作在低功耗模式，會(huì)提高整個(gè)系統(tǒng)的功耗。如果要用中斷的方式檢測(cè)矩陣鍵盤，則需要將行（列）線連接到具有中斷能力的io口，而對(duì)于某些低端的處理器外部中斷資源是很少的，無(wú)法提供足夠的具有中斷能力的io口。由傳統(tǒng)兩端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤有這兩大缺點(diǎn)：檢測(cè)不夠簡(jiǎn)單和無(wú)法工作以中斷的工作方式完成檢測(cè)。而這兩大缺點(diǎn)是由傳統(tǒng)兩端輕觸開(kāi)關(guān)的特性所決定的，為了解決克服這些缺點(diǎn)，本發(fā)明從輕觸開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)上提出了一種新的思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了簡(jiǎn)化矩陣鍵盤的檢測(cè)，并使單片機(jī)只需要通過(guò)一個(gè)中斷源和若干個(gè)普通io口與矩陣鍵盤相連就可以以中斷的方式完成矩陣鍵盤檢測(cè)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三端輕觸開(kāi)關(guān)，其特征是：由三個(gè)接觸端構(gòu)成，自然狀態(tài)下，這三個(gè)端兩兩開(kāi)路，摁住開(kāi)關(guān)時(shí)，這三個(gè)端兩兩短路。

鍵盤連接方式：三端輕觸開(kāi)關(guān)的三個(gè)端是相同的，為便于表述，將三端輕觸開(kāi)關(guān)的三個(gè)端分別編號(hào)為0、1、2，對(duì)于m*n個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)，將其排列成m行n列，每一行n個(gè)三端輕觸開(kāi)關(guān)的1端由行線相連，各行分別記為row_1~row_m，每一列的m個(gè)三端輕觸開(kāi)關(guān)的0端由列線相連，各列分別記為line_1~line_n，所有m*n個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)的2端連接到一起記為com端，所有三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成了m行n列的矩陣鍵盤。

查詢工作方式：行線row_1~row_m分別與單片機(jī)io口相連相連，列線line_1~line_n分別與單片機(jī)io口相連，com端接地；單片機(jī)通過(guò)讀取矩陣鍵盤相連的io口的值得到行線和列線上的電平狀態(tài)，每一個(gè)按鍵被按下都對(duì)應(yīng)唯一的行線和列線上的一個(gè)電平狀態(tài)，所以就可以通過(guò)單片機(jī)讀取行線和列線上的電平狀態(tài)來(lái)識(shí)別出被按下的按鍵，這就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)以查詢的工作方式檢測(cè)整個(gè)矩陣鍵盤。

中斷工作方式1：行線row_1~row_m分別與單片機(jī)io口相連相連，列線line_1~line_n分別與單片機(jī)io口相連，將com端接到單片機(jī)的外部中斷引腳，接下來(lái)以中斷的方式檢測(cè)整個(gè)矩陣鍵盤，將外部中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)，與行線列線相連的io口設(shè)置為推挽輸出模式并全部輸出低電平，這樣，只要有任意一個(gè)按鍵被按下，com端電平便會(huì)被拉低，中斷觸發(fā)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中，首先將中斷引腳設(shè)置為輸出模式并輸出低電平，再將與行線列線相連的io口設(shè)置為上拉輸入模式，單片機(jī)再讀取行線列線的值，通過(guò)讀取行線列線的電平狀態(tài)便可以識(shí)別出被按下的按鍵，等待按鍵釋放，識(shí)別完成后再將外部中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)，與行線列線相連的io口設(shè)置為推挽輸出模式并全部輸出低電平，單片機(jī)繼續(xù)等待中斷的來(lái)臨，這就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)以中斷的工作方式檢測(cè)整個(gè)矩陣鍵盤。

中斷工作方式2：行線row_1~row_m分別與單片機(jī)io口相連相連，列線line_1~line_n分別與單片機(jī)io口相連，每根行線和每根列線都分別連接一個(gè)電阻，所有電阻的另一端連接到高電平；所有行線或者所有列線或者所有行線和列線連接到一個(gè)與門電路的輸入端，與門電路的輸出端連接到單片機(jī)的外部中斷引腳，將外部中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)；將com端接到低電平；任意一個(gè)按鍵被按下，其中一根行線和一根列線的電平被拉低，與門電路輸出端輸出一個(gè)低電平，中斷觸發(fā)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中，利用中斷服務(wù)程序讀取輸入的鍵的位置。

本發(fā)明的有益效果是：這種結(jié)構(gòu)的輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤的檢測(cè)變得和線性鍵盤一樣簡(jiǎn)單，并單片機(jī)只需要通過(guò)一個(gè)中斷源和若干個(gè)普通io口與矩陣鍵盤相連就可以以中斷的方式完成矩陣鍵盤檢測(cè)。用中斷的方式檢測(cè)矩陣鍵盤不僅提高了整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，提高了效率，還允許系統(tǒng)在休眠模式下工作，有按鍵按下時(shí)才觸發(fā)中斷喚醒cpu，這樣做也降低了系統(tǒng)的功耗，節(jié)約能源，同時(shí)能夠鍵盤的使用壽命。

附圖說(shuō)明

原理圖1是三端輕觸開(kāi)關(guān)的基本結(jié)構(gòu)，有0,1,2三個(gè)端，每個(gè)端引出引腳；

原理圖2給出了一種由傳統(tǒng)兩端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤的連接方法；

原理圖3給出了一種由三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤以查詢方式工作的連接方法；

原理圖4給出了一種由三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤以中斷方式工作的連接方法。

具體實(shí)施方式

原理圖2給出了一種由傳統(tǒng)兩端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤的連接方法和實(shí)現(xiàn)鍵盤檢測(cè)的方法，根據(jù)原理圖2，行線row_1~row_4分別與單片機(jī)p1^0~p1^3（表示p1端口的0~3位，有的教材或者編程語(yǔ)言表示為p1.0~p1.3，本處的表示方法也是常見(jiàn)的標(biāo)示符號(hào)之一，下同；同時(shí)，在單片機(jī)中有的端口是雙向口，或者稱為準(zhǔn)雙向口，即能夠輸出信息、也能輸入信息，此處的p1具有雙向口功能）相連并將p1^0~p1^3設(shè)置為推挽輸出模式，列線line_1~line_4分別與單片機(jī)p1^4~p1^7相連并將p1^4~p1^7設(shè)置為上拉輸入模式（懸空時(shí)引腳為高電平），采用行掃描法檢測(cè)矩陣鍵盤，依次將p1^0~p1^3單獨(dú)置為低電平，每設(shè)置一次低電平、都要讀取p1^4~p1^7檢測(cè)各列線的狀態(tài)，來(lái)判斷是哪個(gè)按鍵按下（由于單片機(jī)的掃描速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人的輸入速度，現(xiàn)在單片機(jī)的頻率能夠達(dá)到300mhz，假定掃描需要100個(gè)周期，大約在微秒數(shù)量級(jí)，而人的輸入速度在0.1秒的數(shù)量級(jí)，因此，相對(duì)于人的輸入速度，掃描所需的時(shí)間能夠忽略）。具體實(shí)現(xiàn)方案：首先將p1^0輸出低電平，其余三條行線（p1^1、p1^2、p1^3）置為高電平，此時(shí)可以檢測(cè)第一行按鍵的狀態(tài)，若key1被按下則line_4線電平被拉低，其余列線為高電平，若key2被按下則line_3線電平被拉低，其余列線為高電平，依此類推key3、key4，這樣通過(guò)讀取列線的電平的狀態(tài)就可以得到第一行按鍵的狀態(tài)。接著檢測(cè)第二行的按鍵，將p1^1輸出低電平，其余三條行線（p1^0、p1^2、p1^3）置為高電平，此時(shí)可以檢測(cè)第二行按鍵的狀態(tài)，若key5被按下則line_4線電平被拉低，其余列線為高電平，若key6被按下則line_3線電平被拉低，其余列線為高電平，依此類推key7、key8，這樣通過(guò)讀取列線的電平的狀態(tài)就可以得到第二行按鍵的狀態(tài)。同理，再依次置低p1^2和p1^3的電平，其余列線為高電平，便可以分別檢測(cè)第三行和第四行按鍵的狀態(tài)。這樣就通過(guò)行掃描法檢測(cè)出了整個(gè)矩陣鍵盤。由于本身有由傳統(tǒng)兩端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成，這種4*4矩陣鍵盤絕大多少通過(guò)查詢方式（單片機(jī)需要不斷讀取行線和列線的電平）檢測(cè)，而且可以看出檢測(cè)過(guò)程也較為復(fù)雜繁瑣。

接下來(lái)再給出了一種由本發(fā)明所描述的三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤的連接方法和實(shí)現(xiàn)鍵盤檢測(cè)的方法。

首先給出以查詢方式實(shí)現(xiàn)鍵盤檢測(cè)的方法：根據(jù)原理圖3，行線row_1~row_4分別與單片機(jī)p1^0~p1^3相連，列線line_1~line_4分別與單片機(jī)p1^4~p1^7相連，com端接電源地（低電平）。p1^0~p1^7都設(shè)置為上拉輸入模式。單片機(jī)只需不斷讀取p1^0~p1^7即p1整個(gè)端口的值，便可得到整個(gè)矩陣鍵盤的狀態(tài)。當(dāng)按鍵s1被按下時(shí)，與s1相連的行線與列線都與com端導(dǎo)通，被拉為低電平即p1^0和p1^7電平都為0，此時(shí)讀出p1端口的值為0x7e（0x標(biāo)示16進(jìn)制，十六進(jìn)制0x7e表示二進(jìn)制的01111110），p1^0~p1^7依次對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的低位到高位，若s16被按下，與s16相連的行線與列線都與com端導(dǎo)通，被拉為低電平即p1^3和p1^4電平都為0，此時(shí)讀出p1端口的值為0xe7（二進(jìn)制的11100111），同理按鍵s1~s16被按下時(shí)，依次對(duì)應(yīng)的p1端口的值為{0x7e,0xbe,0xde,0xee,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x77,0xb7,0xd7,0xe7}，這樣只需要不斷讀取p1端口的值便可以得到按下按鍵的編碼進(jìn)而得到被按下按鍵的編號(hào)。相比于前面敘述的傳統(tǒng)二段輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤的檢測(cè)需要依次置低行線再讀取p1^4~p1^7的值來(lái)掃描檢測(cè)每一行的按鍵，這種由三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的4*4矩陣鍵盤的檢測(cè)大大簡(jiǎn)化，直接通過(guò)讀取p1端口的值便可以檢測(cè)整個(gè)矩陣鍵盤。

除了簡(jiǎn)化了矩陣鍵盤的檢測(cè)，這種由三端輕觸開(kāi)關(guān)構(gòu)成的矩陣鍵盤還可以很容易地以中斷的工作方式完成其檢測(cè)。接下來(lái)給出以中斷方式實(shí)現(xiàn)鍵盤檢測(cè)的方法：根據(jù)原理圖4，行線row_1~row_4分別與單片機(jī)p1^0~p1^3相連，列線line_1~line_4分別與單片機(jī)p1^4~p1^7相連，將com端接到單片機(jī)的外部中斷引腳，將外部中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)，p1口設(shè)置為推挽輸出模式并全部輸出低電平，這樣，只要有任意一個(gè)按鍵被按下，com端電平便會(huì)被拉低，中斷觸發(fā)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中，首先將中斷引腳設(shè)置為輸出模式并輸出低電平，p1口設(shè)置為上拉輸入模式，單片機(jī)再讀取p1端口的值，通過(guò)讀取p1端口的值便可以得到被按下按鍵的編碼進(jìn)而得到被按下按鍵的編號(hào)，按鍵s1~s16被按下時(shí)，依次對(duì)應(yīng)的p1端口的值為{0x7e,0xbe,0xde,0xee,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7b,0xbb,

0xdb,0xeb,0x77,0xb7,0xd7,0xe7}，得到被按下按鍵的編號(hào)后，再將p1口設(shè)置為輸出模式并輸出低電平，將外部中斷設(shè)置為輸入模式，退出中斷，這樣，單片機(jī)可以工作在低功耗休眠模式，在有按鍵按下時(shí)才將其喚醒。