如何实现基于矩阵式键盘的应用电路设计？

[导读]在许多电子产品中，键盘作为一种基本的输入设备，被广泛用于数据的输入和命令的发送。其中，矩阵式键盘因其占用资源少、价格低廉等优点在电子产品中得到广泛应用。本文将详细介绍矩阵式键盘的工作原理，并结合具体应用场景，设计出一套基于矩阵式键盘的应用电路。

在许多电子产品中，键盘作为一种基本的输入设备，被广泛用于数据的输入和命令的发送。其中，矩阵式键盘因其占用资源少、价格低廉等优点在电子产品中得到广泛应用。本文将详细介绍矩阵式键盘的工作原理，并结合具体应用场景，设计出一套基于矩阵式键盘的应用电路。

一、矩阵式键盘原理

矩阵式键盘是一种通过行线和列线交叉连接，实现按键输入的键盘。其基本原理是利用行线作为输入线，列线作为输出线，通过交叉点上的按键实现电路的通断。当某一列线上有按键按下时，该列线与相应的行线导通，从而实现按键的识别。

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

1、判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2、判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

二、矩阵式键盘应用电路设计

1. 基于矩阵式键盘的应用场景

本设计将针对一种常见的电子产品——嵌入式设备，进行基于矩阵式键盘的应用电路设计。该设备对键盘的要求主要包括：占用资源少、响应速度快、稳定性高等。

1. 常见的矩阵式键盘应用电路的设计方案

(1)直接扫描法：通过软件循环扫描键盘，当某一行与某一列导通时，即可确定有按键按下。该方法简单易懂，但当键盘规模较大时，扫描速度可能受到影响。

(2)定时扫描法：通过硬件定时器定时扫描键盘，每次扫描一行或一列，以加快扫描速度。但当键盘规模较大时，硬件资源消耗可能较大。

(3)中断扫描法：当某一列线上有按键按下时，产生中断信号，通知主程序进行按键识别。该方法响应速度快，但中断处理程序的编写可能较为复杂。

1. 选择方案的原因及实现过程

综合考虑设备对键盘的要求以及矩阵式键盘的特性，我们选择采用中断扫描法进行应用电路设计。具体实现过程如下：

(1)硬件电路设计：根据键盘规模和电路需求，选择合适的行线和列线，以及中断控制器、上拉电阻等元件，设计硬件电路。