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標(biāo)題: 堪稱一絕的“IO口掃鍵”法-單片機(jī)端口不夠用時(shí)鍵盤掃描方法 [打印本頁]

作者: qinshuai 時(shí)間: 2018-9-2 21:09
標(biāo)題: 堪稱一絕的“IO口掃鍵”法-單片機(jī)端口不夠用時(shí)鍵盤掃描方法
發(fā)現(xiàn)一個(gè)高級(jí)的鍵盤掃描方法，一起學(xué)習(xí)下

在做項(xiàng)目（工程）的時(shí)候，我們經(jīng)常要用到比較多的按鍵，而且 IO 資源緊張，于是我們就想方設(shè)法地在別的模塊中節(jié)省 IO 口，好不容易擠出一兩個(gè) IO 口，卻發(fā)現(xiàn)仍然不夠用，實(shí)在沒辦法了就添加一個(gè) IC 來掃鍵。一個(gè) IC 雖然價(jià)格不高，但對(duì)于大批量生產(chǎn)而且產(chǎn)品利潤(rùn)低的廠家來說，這是一筆不菲的開支!

那，我們能不能想到比較好的掃鍵方法：用最少的 IO 口，掃最多的鍵？可以嗎？舉個(gè)例：給出 5 個(gè) IO 口，能掃多少鍵？有人說是 2*3＝6 個(gè)，如圖一：

對(duì)，大部分技術(shù)參考書都這么做，我們也經(jīng)常這樣做：用 3 個(gè) IO 口作行掃描，2 個(gè) IO 作列檢測(cè)（為方便描述，我們約定：設(shè)置某一 IO 口輸出為“0”――稱其為“掃某 IO 口”）。用行線輸出掃鍵碼，列線檢測(cè)是否有按鍵的查詢方法進(jìn)行掃鍵。掃鍵流程：在行線依次輸出 011，101，110 掃鍵值，行線每輸出一個(gè)掃鍵值，列線檢測(cè)一次。當(dāng)列線檢測(cè)到有按鍵時(shí)，結(jié)合輸出的掃鍵值可以判斷相應(yīng)的按鍵。

但是，5 個(gè) IO 真的只能掃 6 個(gè)鍵嗎？有人說可以掃 9 個(gè)，很聰明！利用行 IO 與地衍生 3 個(gè)鍵（要注意上拉電阻），如圖二：

掃鍵流程：先檢測(cè) 3 個(gè)行 IO 口，對(duì) K1’，K2’，K3’進(jìn)行掃鍵，之后如上述 2*3掃鍵流程。5 個(gè) IO 口能掃 9 個(gè)鍵，夠厲害吧，足足比 6 個(gè)鍵多了 1/2！

動(dòng)動(dòng)腦，還能不能再多掃幾個(gè)？就幾個(gè)？一個(gè)也行！好，再想一下，硬是被逼出來了！如圖三：

不多不少，正好 10 個(gè)鍵！這種掃鍵方式比較少見吧！漂亮！掃鍵流程：設(shè) IO1 輸出為“0”，檢測(cè) IO2…IO5，若判斷有相應(yīng)健按下，則可知有健；若無鍵，則繼續(xù)掃鍵：設(shè) IO2 輸出為“0”，檢測(cè) IO3，IO4，IO5，判斷有無鍵按下，如此類推。這里應(yīng)注意：當(dāng)掃某一 IO 口（輸出為“0”）時(shí)，不要去檢測(cè)已經(jīng)掃過的 IO 口。如：此時(shí)設(shè)置 IO2 輸出為“0”，依次檢測(cè) IO3,IO4,IO5，但不要去檢測(cè)IO1，否則會(huì)出錯(cuò)（為什么，請(qǐng)思考）。

感覺怎么樣？不錯(cuò)吧！讓我們?cè)倏纯磮D三，好有成就感！看著，看著……又看到了什么？

快！見圖四：

真強(qiáng)！被您看出 20 個(gè)鍵！多了一個(gè)對(duì)稱的三角形。可是，像這樣的排列能正確掃 20 個(gè)鍵嗎？回答是肯定的：不能！上下三角形相互對(duì)稱，其對(duì)稱掃出的鍵無法區(qū)別。有沒有注意到分析圖三時(shí)提到的注意點(diǎn)？（à“當(dāng)掃某 IO 口時(shí)，不要去檢測(cè)已經(jīng)掃過的 IO 口，否則會(huì)出錯(cuò)”）

我們分析一下圖四：當(dāng) IO1 輸出“0”時(shí)，按下 K11 或 K11’鍵都能被 IO2 檢測(cè)到，但 IO2 檢測(cè)卻無法區(qū)別 K11 和 K11’鍵！同理，不管掃哪個(gè) IO 口，都有兩個(gè)對(duì)稱的鍵不能區(qū)分。

我們假想，如果能把對(duì)稱鍵區(qū)分開來，我們就能正常地去判斷按鍵。我們?cè)谒伎?：

有沒有單向?qū)ㄐ云骷坑校∫妶D五！

很巧妙的思路！利用二極管的單向?qū)ㄐ裕瑓^(qū)別兩個(gè)對(duì)稱鍵。掃鍵思路：對(duì)逐個(gè) IO 口掃鍵，其他四個(gè) IO 口可以分別檢測(cè)其所在的四個(gè)按鍵。這樣，就不會(huì)有分析圖三時(shí)提到的注意點(diǎn)。

夠酷吧！等等，大家先別滿足現(xiàn)狀，我們?cè)倏匆幌聢D二，是不是有點(diǎn)啟發(fā)？對(duì)，我們?cè)俜治鲆幌隆坝?5 個(gè) IO 口對(duì)地衍生的 5 個(gè)鍵”。看圖六：

25 個(gè)鍵！5 個(gè) IO 口掃出 25 個(gè)鍵！先別激動(dòng)，我們?cè)俜治鲆幌滤目尚行裕治鐾ǖ眠^才能真正使用。假設(shè)掃鍵流程：先掃對(duì)地的 5 個(gè)鍵，再如圖五掃鍵。先掃對(duì)地 5 個(gè)鍵，判斷沒有按鍵，接著對(duì)逐一對(duì) IO 口進(jìn)行掃鍵。但當(dāng)對(duì)某一 IO 口掃鍵時(shí)，如果有對(duì)地的鍵按下，這時(shí)有可能會(huì)誤判按鍵，因?yàn)閷?duì)地鍵比其他鍵有更高的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)。例如：掃 IO1，IO1 輸出“0”，恰好此時(shí) K62 按下，IO2 檢測(cè)到有按鍵，那就不能判斷是 K11 還是 K62。我們可以在程序上避免這種按鍵誤判：若 IO2 檢測(cè)到有按鍵，那下一步就去判斷是否有對(duì)地鍵按下，如果沒有，那就可以正確地判斷是 K11 了。

我們小結(jié)掃鍵個(gè)數(shù) S：

S = (N-1)*N + N ――啟用二極管

S = (N-1)*N /2 + N ――省掉二極管

經(jīng)典嗎？太經(jīng)典了！！告訴大家一個(gè)小道消息：第一個(gè)設(shè)計(jì)出此電路的人是一個(gè)美國大佬，他（她？）還為此申請(qǐng)了專利！

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

堪稱一絕的按鍵掃描.doc (993 KB, 下載次數(shù): 63)

作者: 文鳳軒 時(shí)間: 2018-9-3 07:29
太精彩了

作者: xiansr 時(shí)間: 2018-9-3 09:30
圖三，我想了半天還是不知道為什么不能去檢測(cè)已經(jīng)掃描過的IO，請(qǐng)教了

作者: qinshuai 時(shí)間: 2018-9-3 12:59

xiansr 發(fā)表于 2018-9-3 09:30
圖三，我想了半天還是不知道為什么不能去檢測(cè)已經(jīng)掃描過的IO，請(qǐng)教了

我也還沒看懂

，我再看看，感覺可以呀

作者: qinshuai 時(shí)間: 2018-9-3 13:43

xiansr 發(fā)表于 2018-9-3 09:30
圖三，我想了半天還是不知道為什么不能去檢測(cè)已經(jīng)掃描過的IO，請(qǐng)教了

放棄了，感覺也可以掃描呀

作者: liao42 時(shí)間: 2018-9-4 10:36
講得清楚，感覺最高級(jí)的按鍵了，請(qǐng)收下小弟。

作者: 夢(mèng)園心田 時(shí)間: 2019-1-22 20:12
高級(jí)了，可有代碼嗎

作者: lksbbs 時(shí)間: 2019-8-16 10:49
電位法了解一下吧，騷年

作者: QI0609 時(shí)間: 2020-4-27 21:46
厲害啊，學(xué)習(xí)了

作者: 地球 時(shí)間: 2022-8-22 20:40

lksbbs 發(fā)表于 2019-8-16 10:49
電位法了解一下吧，騷年

點(diǎn)位法容易受干擾

作者: 田賀 時(shí)間: 2022-8-22 22:00
精彩，學(xué)習(xí)了

作者: 188610329 時(shí)間: 2022-8-23 21:41
哎，這些二極管，上拉電阻也不少錢了吧？花0.3元，買一個(gè)tm1650，可以連接28個(gè)按鍵，只要兩個(gè)io，比這省時(shí)，省力，省io，還省系統(tǒng)資源。不是說矩陣鍵盤不好，幾個(gè)按鍵的時(shí)候小范圍用一下就可以了，按鍵真要多了，io又緊張的話，深挖的意義真的不大~

作者: fj51hei 時(shí)間: 2022-8-24 08:12
這算榨干了每個(gè)IO的邏輯潛力了，但這是沒有靈魂的（兩鍵被同時(shí)按下有可能什么都不知道了）

作者: hhh402 時(shí)間: 2022-8-24 08:33
用1個(gè)ADC腳，想要50按鍵沒問題，再多按鍵建議用電腦鍵盤，PS2接口只要兩個(gè)IO口，101鍵。超過10個(gè)按鍵不建議用矩陣按鍵。

作者: fj51hei 時(shí)間: 2022-8-29 20:55

hhh402 發(fā)表于 2022-8-24 08:33
用1個(gè)ADC腳，想要50按鍵沒問題，再多按鍵建議用電腦鍵盤，PS2接口只要兩個(gè)IO口，101鍵。超過10個(gè)按鍵不建議 ...

你這話說的，多按鍵是多麻煩些，但用電腦鍵盤你要搞協(xié)議，再說只需要20-30鍵也電腦鍵盤？現(xiàn)在不是很多專用鍵盤IC才是我們的方向吧

作者: ssjjkk 時(shí)間: 2025-1-7 19:53
學(xué)習(xí)了，大佬厲害

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