本實用新型涉及一種單片機鍵盤，特別是涉及一種采用少量I/O端口驅(qū)動多按鍵的具有功能分區(qū)的鍵盤。

背景技術(shù)：

在單片機開發(fā)中，鍵盤的使用非常廣泛。當鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了節(jié)約單片機I/O端口，通常將按鍵排列成矩陣。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。現(xiàn)有技術(shù)中的4×4矩陣按鍵一般采用8個I/O口驅(qū)動，即便如此依舊會過多的占用單片機寶貴的I/O端口資源。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的矩陣按鍵在布局上多采用四行四列排布，沒有明顯的功能分區(qū)，不利于操作者快速上手。同時，現(xiàn)有技術(shù)中矩陣式鍵盤的按鍵檢測方法也比較復雜，會耗費較多的單片機運行資源，增加系統(tǒng)軟件復雜度和開發(fā)難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提出一種具備功能分區(qū)的單片機矩陣鍵盤的技術(shù)方案，并通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

本實用新型提供一種具備功能分區(qū)的單片機矩陣鍵盤，包括STM8S003微控制器U1、以及按鍵K1~K16；所述U1的第9腳在連接電源正極的同時串聯(lián)濾波電容C1接地，U1的第7腳和第8腳均連接電源GND，U1的第4腳在串聯(lián)電容C2連接電源正極的同時串聯(lián)電阻R1接地，U1的第5腳和第6腳之間串聯(lián)外部晶振Y1，所述Y1的兩個引腳分別串聯(lián)電容C3、C4接地，U1的第2腳連接主單片機系統(tǒng)串口的RXD；U1的第18腳同時連接所述按鍵K1、K5、K9、K13的一端，U1的第13腳同時連接按鍵K1、K5、K9、K13的另一端；U1的第19腳同時連接所述按鍵K2、K6、K10、K14的一端，U1的第14腳同時連接按鍵K2、K6、K10、K14的另一端；U1的第20腳同時連接所述按鍵K3、K7、K11、K15的一端；U1的第15腳同時連接按鍵K3、K7、K11、K15的另一端；U1的第1腳同時連接所述按鍵K4、K8、K12、K16的一端；U1的第16腳同時連接按鍵K4、K8、K12、K16的另一端；U1的第13、14、15、16腳分別串聯(lián)上拉電阻R2、R3、R4、R5連接電源正極。

為了節(jié)約主單片機系統(tǒng)I/O資源，實現(xiàn)較少I/O檢測較多按鍵的目的，本實用新型采用增加一片STM8S003微控制器的方式，用該芯片驅(qū)動4×4矩陣鍵盤，只需1個I/O口就能檢測16個按鍵的功能，大大節(jié)約了主單片機系統(tǒng)I/O資源；并且實用新型的按鍵掃描方式變?yōu)橹袛嘤|發(fā)方式，當有按鍵按下時才通過串口輸出相應(yīng)鍵碼，不需要主單片機系統(tǒng)執(zhí)行耗時的按鍵掃描任務(wù)，節(jié)約了主單片機系統(tǒng)資源，降低了開發(fā)難度。

本實用新型還可以通過以下技術(shù)方案進一步優(yōu)化。

優(yōu)選的，所述電源的電壓為3.3伏；所述C1、C2、C3、C4的容值分別為0.1微法、0.1微法、20皮法、20皮法；所述R1、R2、R3、R4、R5的阻值均為4.7千歐；所述Y1的頻率為8兆赫。

優(yōu)選的，所述按鍵K1~K16按位置不同分為數(shù)字鍵區(qū)和功能鍵區(qū)。

優(yōu)選的，所述數(shù)字鍵區(qū)和功能鍵區(qū)中的一個鍵區(qū)位于鍵盤的左部、另一個鍵區(qū)位于鍵盤的右部。

優(yōu)選的，所述數(shù)字鍵區(qū)和功能鍵區(qū)中的一個鍵區(qū)位于鍵盤的上部、另一個鍵區(qū)位于鍵盤的下部。

優(yōu)選的，所述按鍵K1~K16中的10個按鍵分別用于輸入數(shù)字0~9中的一個數(shù)字；按鍵K1~K16中的另外6個按鍵分別用于輸入向上指令、向下指令、向左指令、向右指令、確認指令、返回指令中的一個指令。

優(yōu)選的，所述用于輸入數(shù)字1~9的9個按鍵呈三行三列矩陣分布，用于輸入數(shù)字0的按鍵位于所述三行三列矩陣的正下方或右下方。

優(yōu)選的，所述用于輸入向上指令、向下指令、向左指令、向右指令的四個按鍵呈十字形分布，所述用于輸入確認指令、返回指令的兩個按鍵分別位于所述十字形的下方的兩側(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的具備功能分區(qū)的單片機矩陣鍵盤至少具有以下有益效果：

1、只需1個I/O口就能檢測16個按鍵的功能，大大節(jié)約了主單片機系統(tǒng)I/O資源；

2、按鍵掃描方式改為中斷觸發(fā)方式，當有按鍵按下時才通過串口輸出相應(yīng)鍵碼，不需要主單片機系統(tǒng)執(zhí)行耗時的按鍵掃描任務(wù)，節(jié)省主單片機系統(tǒng)資源，降低開發(fā)難度；

3、采用功能分區(qū)布局，使原本在邏輯上沒有區(qū)別的4×4按鍵具備直觀的不同功能劃分，在使用上更加符合用戶習慣、更加人性化，執(zhí)行具體操作時也更加直觀方便。

附圖說明

圖1為本實用新型一種實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種實施例的按鍵分區(qū)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步的說明

實施例：

如圖1所示，本實施例的具備功能分區(qū)的單片機矩陣鍵盤，包括STM8S003微控制器U1、以及按鍵K1~K16。所述U1的第9腳在連接電源正極的同時串聯(lián)濾波電容C1接地，U1的第7腳和第8腳均連接電源GND。U1的第4腳在串聯(lián)電容C2連接電源正極的同時串聯(lián)電阻R1接地，電容C2和電阻R1構(gòu)成復位電路，起到上電自動復位作用。U1的第5腳和第6腳之間串聯(lián)外部晶振Y1，所述Y1的兩個引腳分別串聯(lián)電容C3、C4接地，電容C3、C4起協(xié)助起振與穩(wěn)定振蕩的作用。U1的第2腳為串口的TXD引腳，其連接主單片機系統(tǒng)串口的RXD。

U1的第18腳同時連接所述按鍵K1、K5、K9、K13的一端，作為檢測信號輸出端KeyOut1；

U1的第13腳同時連接按鍵K1、K5、K9、K13的另一端，作為按鍵信號輸入端KeyIn1。

U1的第19腳同時連接所述按鍵K2、K6、K10、K14的一端，作為檢測信號輸出端KeyOut2；U1的第14腳同時連接按鍵K2、K6、K10、K14的另一端，作為按鍵信號輸入端KeyIn2。

U1的第20腳同時連接所述按鍵K3、K7、K11、K15的一端，作為檢測信號輸出端KeyOut3；U1的第15腳同時連接按鍵K3、K7、K11、K15的另一端，作為按鍵信號輸入端KeyIn3。

U1的第1腳同時連接所述按鍵K4、K8、K12、K16的一端，作為檢測信號輸出端KeyOut4；U1的第16腳同時連接按鍵K4、K8、K12、K16的另一端，作為按鍵信號輸入端KeyIn4。

U1的第13、14、15、16腳分別串聯(lián)上拉電阻R2、R3、R4、R5連接電源正極。所述電源的電壓為3.3伏；所述C1、C2、C3、C4的容值分別為0.1微法、0.1微法、20皮法、20皮法；所述R1、R2、R3、R4、R5的阻值均為4.7千歐；所述Y1的頻率為8兆赫。

如圖1和圖2所示，所述按鍵K1~K16按位置不同分為數(shù)字鍵區(qū)和功能鍵區(qū)，所述數(shù)字鍵區(qū)位于鍵盤的左部，所述功能鍵區(qū)位于鍵盤的右部。所述按鍵K13、K1、K2、K3、K5、K6、K7、K9、K10、K11分別用于輸入數(shù)字0~9，K1、K2、K3、K5、K6、K7、K9、K10、K11呈三行三列矩陣分布，K13位于所述三行三列矩陣的右下方；按鍵K4、K15、K8、K12、K14、K16分別用于輸入向上指令、向下指令、向左指令、向右指令、確認指令、返回指令，K4、K15、K8、K12呈十字形分布，K14、K16分別位于所述十字形的下方的兩側(cè)。

具體運行原理如下：

STM8S003微控制器U1代替主單片機系統(tǒng)掃描檢測矩陣按鍵，首先KeyOut1 輸出低電平，KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4輸出高電平，然后U1檢測按鍵K1、K5、K9、K13所在的KeyIn1、KeyIn2、KeyIn3、KeyIn4對應(yīng)的I/O口是否出現(xiàn)低電平信號，如果檢測到低電平，就可以根據(jù)行列定位判斷具體是哪個按鍵按下。同理依次KeyOut2 輸出低電平，KeyOut1、KeyOut3、KeyOut4輸出高電平；然后U1檢測按鍵K2、K6、K10、K14所在的KeyIn1、KeyIn2、KeyIn3、KeyIn4 對應(yīng)的I/O口是否出現(xiàn)低電平信號；KeyOut3 輸出低電平，KeyOut1、KeyOut2、KeyOut4輸出高電平，然后U1檢測按鍵K3、K7、K11、K15所在的KeyIn1、KeyIn2、KeyIn3、KeyIn4對應(yīng)的I/O口是否出現(xiàn)低電平信號；KeyOut4 輸出低電平，KeyOut1、KeyOut2、KeyOut3輸出高電平，然后U1檢測按鍵K4、K8、K12、K16所在的KeyIn1、KeyIn2、KeyIn3、KeyIn4對應(yīng)的I/O口出現(xiàn)低電平信號。如此循環(huán)便可以將全部按鍵掃描一遍。U1根據(jù)每次掃描的結(jié)果，將具體的按鍵鍵碼通過串口的TXD引腳發(fā)送到主單片機系統(tǒng)的接收端口，主單片機系統(tǒng)便可以通過串口中斷檢測到發(fā)送的按鍵鍵碼，從而可以方便快捷的執(zhí)行特定程序。

本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請實質(zhì)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。