键盘分为编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现， 并产生键编码号或键值的称为编码键盘， 如计算机键盘。而靠软件编程来识别的键盘称为非编码键盘， 在单片机组成的各种系统中， 用的较多的是非编码键盘。非编码键盘又分为独立键盘和行列式（又称矩阵式）键盘。

1 独立键盘检测

键盘实际上就是一组按键，在单片机外围电路中，通常用到的按键都是机械弹性开关，当开关闭合时，线路导通，开关断开时，线路断开，下图是几种单片机系统常见的按键。

弹性小按键被按下时闭合，松手后自动断开；自锁式按键按下时闭合且会自动锁住，只有再次按下时才弹起断开。通常我们把自锁试按键当做开关使用，比如实验板上的电源开关就使用自锁按键。单片机的外围输入控制用小弹性按键较好，单片机检测按键的原理是：单片机的I/O口既可作为输出也可作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，我们把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该I/O口是否变为低电平，当按键闭合时，即相当于该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I/O口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。
        按键的连接方法非常简单，如下图左所示，右侧I/O端与单片机的任一I/O口相连。按键在被按下时，其触点电压变化过程如下图右所示。

从上图右可看出，理想波形与实际波形之间是有区别的，实际波形在按下和释放的瞬间都有抖动现象，抖动时间的长短和按键的机械特性有关，一般为5~10ms。通常我们手动按下键然后立即释放，这个动作中稳定闭合的时间超过20ms。因此单片机在检测键盘是否按下时都要加上去抖动操作，有专用的去抖动电路，也有专用的去抖动芯片，但通常我们用软件延时的方法就能很容易解决抖动问题，而没有必要再添加多余的硬件电路。
        用示波器跟踪不同类型的开关，得到下图的波形，观察波形可以帮助我们对抖动现象有一个直观的了解。下图是一个小的按钮开关在闭合时的抖动现象，水平轴2ms/Div, 抖动间隙大约为10ms，在达到稳定状态前一共有6次变化，频率随时间升高。

下图是一个小型继电器在闭合时的抖动现象，水平轴2ms/Div，抖动间隙大约为8ms，在达到稳定状态前一共有13次变化。注意在开始和结束时，几个小的脉冲后伴随较高的频率。

编写单片机的键盘检测程序时，一般在检测按下时加入去抖延时，检测松手时就不用加了。按键检测流程图如下图所示。

实验板上独立按键与单片机链接的原理图如下图所示：

下面通过一个实例来讲解独立键盘的具体操作方法， 在实验板上实现如下描述。
        用数码管的前两位显示一个十进制数，变化范围为00~59，开始时显示00，每按下S2键一次，数值加1；每按下S3键一次，数值减 1；每按下S4键一次，数值归零；按下S5键一次， 利用定时器功能使数值开始自动每秒加1，再次按下S5键，数值停止自动加1，保持显示原数。新建文件Temp.c, 程序代码如下：
        共阳极数码管：

#include <reg52.h>         //52系列单片机头文件
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit key1 = P3^4;
sbit key2 = P3^5;
sbit key3 = P3^6;
sbit key4 = P3^7;
sbit dula = P2^5;         //申明U1锁存器的锁存端
sbit wela = P2^6;         //申明U2锁存器的锁存端
uchar code table[]={
0xC0, /*/"0"*/
0xF9, /*/"1"*/
0xA4, /*/"2"*/
0xB0, /*/"3"*/
0x99, /*/"4"*/
0x92, /*/"5"*/
0x82, /*/"6"*/
0xF8, /*/"7"*/
0x80, /*/"8"*/
0x90, /*/"9"*/
0x88, /*/"A"*/
0x83, /*/"B"*/
0xC6, /*/"C"*/
0xA1, /*/"D"*/
0x86, /*/"E"*/
0x8E, /*/"F"*/
0x89, /*/"H"*/
0xC7, /*/"L"*/
0xC8, /*/"n"*/
0xC1, /*/"u"*/
0x8C, /*/"P"*/
0xA3, /*/"o"*/
0xBF, /*/"-"*/
0xFF, /*/熄灭*/
0xFF /*/自定义*/
};
void delayms(uint xms);
uchar num,numt0;
void dispaly(uchar numdis)  //显示子函数
{uchar shi,ge;shi=numdis/10;ge=numdis%10;dula=1;P0=table[shi];  //送段选数据dula=0;P0=0xff ;     //送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时wela=1;         //原来段选数据通过位选锁存器造成混乱P0=0x01   ;     //送位选数据wela=0;         //关闭U2锁存器delayms(5); //延时dula=1;P0=table[ge];  //送段选数据dula=0;P0=0xff  ;     //送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时wela=1;         //原来段选数据通过位选锁存器造成混乱P0=0x02   ;     //送位选数据wela=0;         //关闭U2锁存器delayms(5); //延时
}
void init()  //初始化函数
{TMOD=0x01;  //设置定时器0为工作方式1(0000 0001)TH0=(65536-45872)/256;//装初值50ms一次中断TL0=(65536-45872)%256;//装初值50ms一次中断EA=1;       //开总中断ET0=1;   //开定时器0中断
}
void keyscan()
{if(key1==0){delayms(10);if(key1==0){num++;if(num==60)   //当到60时重新归0num=0;while(~key1);//等待按键释放}}if(key2==0){delayms(10);if(key2==0){if(num==0)   //当到0时重新归60num=60;num--;while(~key2);//等待按键释放}}if(key3==0){delayms(10);if(key3==0){num=0;         //清零while(~key3);//等待按键释放}}if(key4==0){delayms(10);if(key4==0){while(~key4);//等待按键释放TR0=~TR0;//启动或停止定时器0}}
}
void T0_time()interrupt 1
{TH0=(65536-45872)/256;//重装初值TH0=(65536-45872)%256;numt0++;             //num每加一次判断一次是否到了20次if(numt0==20){numt0=0;num++;if(num==60)num=0;}
}
void main()
{init();while(1){keyscan();dispaly(num);}}void delayms(uint xms)
{uint i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);
}

分析如下：
        1）上例中我们将定时器初始化部分、键盘扫描部分、数码管显示部分等分别写成独立的函数，在主函数中只需方便地直接调用它们就可以了，这样可使程序看上去简洁、明了，修改也很方便。
        2）大家在写程序时一定要注意代码的层次感，一级和一级之间用一个Tab 键隔开，尤其是初写程序的学员，不注意书写格式，程序从头到尾不加任何注释，级与级之间没有任何空格，当程序有问题，回头查询起来很不方便，大家从一开始就要养成良好的书写习惯，具体书写格式可参照本书例程。
        3）在键盘扫描程序中"delayms(10);" 即是去抖延时。在确认按键被按下后，程序中还有语句"while(!key,1);"，它的意思是等待按键释放，若按键没有释放则key1始终为0，那么!key1即始终为1，程序就一直停止在这个while语句处，直到按键释放，key1变成了1，才退出这个while语句。通常我们在检测单片机的按键时，要等按键确认释放后才去执行相应的代码。若不加按键释放检测。由于单片机执行代码的速度非常快，而且是循环检测按键，所以当按下一个键时，单片机会在程序循环中多次检测到键被按下，从而造成错误的结果，大家可不加按键释放检测代码，编译程序下载后测试，当按下S2键时，会看到数码管上的数值变化很快，而且没有规律。

2 矩阵键盘检测

独立键盘与单片机连接时，每一个按键都需要单片机的一个I/O口，若某单片机系统需较多按键，如果用独立按键便会占用过多的I/O口资源。单片机系统中I/O口资源往往比较宝贵，当用到多个按键时，为了节省I/O口线，我们引入矩阵键盘。
        我们以4X4矩阵键盘为例讲解其工作原理和检测方法。将16个按键排成4行4列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样便一共有4行4列共8根线，我们将这8根线连接到单片机的8个I/O口上，通过程序扫描键盘就可检测16个键。用这种方法我们也可实现3行3列9个键、5行5列25个键、6行6列36个键等。
        无论是独立键盘还是矩阵键盘，单片机检测其是否被按下的依据都是一样的，也就是检测与该键对应的I/O口是否为低电平。独立键盘有一端固定为低电平，单片机写程序检测时比较方便。而矩阵键盘两端都与单片机I/O口相连，因此在检测时需人为通过单片机I/O口送出低电平。检测时，先送一列为低电平，其余几列全为高电平（此时我们确定了列数），然后立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平（这时我们又确定了行数），则我们便可确认当前被按下的键是哪一行哪一列的，用同样方法轮流送各列一次低电平，再轮流检测一次各行是否变为低电平，这样即可检测完所有的按键，当有键被按下时便可判断出按下的键是哪一个键。当然我们也可以将行线置低电平，扫描列是否有低电平。这就是矩阵键盘检测的原理和方法。
        实验板上16个矩阵按键与单片机连接图如下图所示。

实验板上键盘区上面4行即为 16 个矩阵键盘，8条线分别与单片机的P3 口相连。
        从上图可知，矩阵键盘的4行分别与单片机的P3.0~P3.3相连，矩阵键盘的4列分别与单片机的P3.4~P3.7相连。
        在实验板上实现如下描述：实验板上电时，数码管不显示，顺序按下矩阵键盘后，在数码管上依次显示0~F，6个数码管同时静态显示即可，新建文件Temp.c，程序代码如下：

#include <reg52.h>         //52系列单片机头文件
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//sbit key1 = P3^4;
//sbit key2 = P3^5;
//sbit key3 = P3^6;
//sbit key4 = P3^7;
sbit dula = P2^5;         //申明U1锁存器的锁存端
sbit wela = P2^6;         //申明U2锁存器的锁存端
uchar code table[]={
0xC0, /*/"0"*/
0xF9, /*/"1"*/
0xA4, /*/"2"*/
0xB0, /*/"3"*/
0x99, /*/"4"*/
0x92, /*/"5"*/
0x82, /*/"6"*/
0xF8, /*/"7"*/
0x80, /*/"8"*/
0x90, /*/"9"*/
0x88, /*/"A"*/
0x83, /*/"B"*/
0xC6, /*/"C"*/
0xA1, /*/"D"*/
0x86, /*/"E"*/
0x8E, /*/"F"*/
0x89, /*/"H"*/
0xC7, /*/"L"*/
0xC8, /*/"n"*/
0xC1, /*/"u"*/
0x8C, /*/"P"*/
0xA3, /*/"o"*/
0xBF, /*/"-"*/
0xFF, /*/熄灭*/
0xFF /*/自定义*/
};
void delayms(uint xms);
uchar num,numt0;
void dispaly(uchar num)  //显示子函数
{P0=table[num];  //送段选数据dula=1;dula=0;}
void matrixkeyscan()
{uchar temp,key;P3=0xfe;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){delayms(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xee:key=0;break;case 0xde:key=1;break;case 0xbe:key=2;break;case 0x7e:key=3;break;}while(temp!=0xf0)//等待按键释放{temp=P3;temp=temp&0xf0;}dispaly(key);//显示}}P3=0xfd;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){ delayms(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xed:key=4;break;case 0xdd:key=5;break;case 0xbd:key=6;break;case 0x7d:key=7;break;}while(temp!=0xf0)//等待按键释放{temp=P3;temp=temp&0xf0;}dispaly(key);//显示}}P3=0xfb;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){ delayms(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xeb:key=8;break;case 0xdb:key=9;break;case 0xbb:key=10;break;case 0x7b:key=11;break;}while(temp!=0xf0)//等待按键释放{temp=P3;temp=temp&0xf0;}dispaly(key);//显示}}      P3=0xf7;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){ delayms(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xe7:key=12;break;case 0xd7:key=13;break;case 0xb7:key=14;break;case 0x77:key=15;break;}while(temp!=0xf0)//等待按键释放{temp=P3;temp=temp&0xf0;}dispaly(key);//显示}}
}       void main()  //zhu函数
{P0=0;dula=1;dula=0;P0=0xc0;wela=1;wela=0;while(1){matrixkeyscan();}
}
void delayms(uint xms)
{uint i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);
}

分析如下：
        1）进入主函数后，首先关闭所有数码管的段选，也就是不让数码管显示任何数字，接着位选中所有的数码管，以后再次操作数码管时只需要送段选数据即可，因为题目要求所有数码管都显示，接着进入while()大循环不停的扫描键盘是否有被按下。
        2）在检测矩阵键盘时我们用到这样几条语句：

P3=0xfe;
temp=P3;
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0)
{delayms(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){
...

上面这几句扫描的是第一行按键，搞明白这几句后，其他的都一样，每句解释如下：
                "P3=0xfe;"将第1行线置低电平，其余行线全部为高电平。
                "temp=P3;"读取P3口当前状态值赋给临时变量temp, 用千后面计算。
                "temp=temp&0xf0;"将temp与0xf0进行”与“运算，然后再将结果赋给temp，主要目的是判断temp的高4位是否有0，如果temp的高4位有0，那么与0xf0’'与“运算后结果必然不等于0xf0；如果temp的高4位没有0，那么它与0xf0"与“运算后的结果仍然等于0xf0。temp的高4位数据实际上就是矩阵键盘的4个列线，从而我们可通过判断temp与0xf0"与“运算后的结果是否为0xf0来判断出第一行按键是否有键被按下。
                "if(temp!=0xf0)"将temp和上面P3口数据与0xf0"与“运算后的结果进行比较，如果temp不等于0xf0，说明有键被按下。
                "delayms(10);"延时去抖操作。
                "temp=P3;"重新读一次P3口数据。
                "temp=temp&0xf0;"重新进行一次“与“运算。
                "if(temp!=0xf0)"如果temp仍然不等千0xf0，这次确认第一行确实有键被按下了。
        3）判断被按下的是该行第几列的键，我们用到了switch-case语句，关于该语句请看下一个知识点。在判断列线时我们再将P3口数据读一次，“temp=P3;” 如果读回P3口的值为0xee,则说明行线1与列线1都为低电平，那么它们的交叉处是第1个按键，如果读回P3口的值为0xde，则说明行线1与列线2都为低电平，那么它们的交叉处是第2个按键，用同样的方法可检测第一行的所有键，每检测到有按键被按下后我们可以将这个键的键值赋给一个变量，用来后期处理。用同样方法检测其他几行便可检测到矩阵键盘的所有按键。
        4）在判断完按键序号后，我们还需要等待按键被释放，检测释放语句如下：

while(temp!=0xf0)   //等待按键释放
｛temp=P3;temp=temp&0xf0;
｝

不断地读取P3口数据，然后和0xf0"与“运算，只要结果不等于0xf0，则说明按键没有被释放，直到释放按键，程序才退出该while语句。

2.1 switch-case语句

if语句一般用来处理两个分支。处理多个分支时需使用if-else-if结构，但如果分支较多，则嵌套的if语句层就越多，程序不但庞大而且理解也比较困难。因此，C语言又提供了一个专门用于处理多分支结构的条件选择语句，称为switch语句，又称开关语句。使用switch语句可直接处理多个分支（当然包括两个分支）。其一般形式为：

switch(表达式）
｛case 常量表达式1: (注意这里，常量表达式l后面是冒号而不是分号）语句1;break;case 常量表达式2:语句2;break;••••••case常量表达式n:语句n;break;default:语句n+1;break;
}

switch语句的执行流程是：首先计算switch后面圆括号中表达式的值，然后用此值依次与各个case后的常量表达式比较，若switch后面圆括号中表达式的值与某个case后面的常量表达式的值相等，就执行此case后面的语句，当执行遇到break语句就退出switch语句；若圆括号中表达式的值与所有case后面的常量表达式都不等，则执行default后面的语句n+1，然后退出switch语句，程序转向switch语句后面的下一个语句。如下程序，可以根据输入的考试成绩的等级，输出百分制分数段：

switch(grade)
｛case’A’: /注意，这里是冒号：并不是分号；/printf(“85-100\n”);break; /每一个case语句后都要跟一个break用来退出switch语句/case’B’: /每一个case后的常量表达式必须是不同的值，以保证分支的唯一性/printf(“70-84\n”);break;case’C’:printf(“60-69\n”);break;case’D’:printf("<60\n");break;default:printf(“error!\n”);
}

如果在case后面包含多条执行语句时，case后面不需要像if语句那样加大括号，进入某个case后，会自动顺序执行本case后面的所有语句。
        default总是放在最后，这时default后不需要break语句，并且default部分也不是必须的，如果没有这一部分，当switch后面圆括号中表达式的值与所有case后面的常量表达式的值都不相等时，则不执行任何一个分支，而是直接退出switch语句。此时，switch语句相当于一个空语句。如上面的矩阵键盘扫描程序，当没有任何键按下时，单片机不执行case中的任何语句。
        在switch-case语句中，多个case可以共用一条执行语句，如：

...
case’A’:
case’B’:
case’C’:
printf(">60\n");
break;
...

在A,B,C三种情况下，均执行相同的语句，即输出">60"。
        最开始那个例子中，如果把每个case后的break删除掉，则当 greak='A’时，程序从"printf(“85-100\n”);"开始执行，输出结果为：

85-100
70-84
60-69
<60
error

这是因为case后面的常量表达式实际上只起语句号作用，而不起条件判断作用，即“只是开始执行处的入口标号”。因此，一旦与switch后面圆括号中表达式的值匹配，就从此标号处开始执行，而且执行完一个case后面的语句后，若没遇到break语句，就自动进入下一个继续执行，而不再判断是否与之匹配，直到遇到break语句才停止执行，退出switch语句。因此，若想执行一个case分支之后立即跳出switch语句，就必须在此分支的最后添加一个break语句。

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