资源说明:矩阵式键盘是一种常见的输入装置,在日常的生活中,矩阵式键盘在计算机、电话、手机、微波炉等各式电子产品上己经被广泛应用。如图是一个3×4矩阵式键盘的面板配置图,其中数字0~9作为密码数字输入按键,米作为“上锁”功能按键,御仁为“解锁/清除”功能按键。
如图 3×4矩阵式键盘的面板配置
键盘上的每一个按键其实就是一个开关电路,当某键被按下时,该按键的接点会呈现0的状态,反之,未被按下时则呈现逻辑1的状态。扫描信号由KY3~KY0进入键盘,变化的顺序依次为1110-1101-1011-0111-1110。每一次扫描一排,依次地周而复始。例如现在的扫描信号为1011,代表目前正在扫描7
矩阵式键盘是电子设备中广泛使用的输入设备,尤其在EDA(电子设计自动化)和PLD(可编程逻辑器件)领域中扮演着重要角色。它的基本结构和工作原理如下:
一个矩阵式键盘通常由行线(Row)和列线(Column)交叉构成,形成一个二维阵列,就像一个棋盘一样。在上述3×4矩阵键盘的例子中,有3行(KY3、KY2、KY1)和4列(KX3、KX2、KX1、KX0)。每个交叉点对应一个按键,按键实际上是一个简单的开关电路。
工作时,CPU或控制器会通过行线发送一系列的扫描信号,这些信号按照一定的顺序逐行切换,通常是从全1状态(1110)开始,然后逐位下降,直到全0(0000),再反向恢复到全1,如此循环。例如,扫描顺序为1110、1101、1011、0111、1110。当扫描信号到达特定行时,对应的行线被拉低,列线保持高电平。如果用户按下某个按键,那么该按键的行和列线路就会短路,使得行线的电压被拉低。
假设当前扫描信号是1011,这意味着正在扫描第3行(7、8、9这一排)的按键。如果没有任何按键被按下,列线KX2、KX1、KX0将保持高电平,读出的值就是111。如果第7个按键被按下,7的行线(KY1)被拉低,列线KX2和KX0也将被拉低,因为它们与7的列线连接,所以读出的值是011。这就是如何通过扫描行和列来确定哪个按键被按下的方法。
为了准确识别按键,矩阵式键盘需要一个译码过程。当从KX2~KX0读出的值不是全1时,表明至少有一个按键被按下,此时这些值会被送到译码电路。译码电路会根据这些值的组合,结合行线和列线的状态,确定具体是哪个按键被按下。例如,如果读出的是011,那么译码器会判断是7号键被按下。这个关系可以总结在一张表格中,方便快速查找按键与读出值的对应关系。
在EDA和PLD应用中,矩阵式键盘的这种工作方式特别实用,因为它可以有效地减少所需的输入引脚数量。通过合理的设计,可以实现对多个按键的控制,而不需要为每个按键单独连接一条线,从而节省了硬件资源。同时,通过软件控制的扫描和译码过程,也使得矩阵式键盘具有很好的灵活性和适应性,可以应用于各种不同类型的电子设备中。
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