單片機(jī)在各種領(lǐng)域運(yùn)用相當(dāng)廣泛，而作為人機(jī)交流的按鍵設(shè)計(jì)也有很多種。不同的設(shè)計(jì)方法，有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。而又由于單片機(jī)I/O資源有限，如何用最少的I/O口擴(kuò)展更多的按鍵是我所研究的問題。接下來我給大家展示幾種自己覺得比較好的按鍵擴(kuò)展方案，大家可以在以后的單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用。

1）、第一種是最為常見的，也就是一個I/O口對應(yīng)一個按鈕開關(guān)。

這種方案是一對一的，一個I/O口對應(yīng)一個按鍵。這里P00到P04，都外接了一個上拉電阻，在沒有開關(guān)按下的時候，是高電平，一旦有按鍵按下，就被拉成低電平。這種方案優(yōu)點(diǎn)是電路簡單可靠，程序設(shè)計(jì)也很簡單。缺點(diǎn)是占用I/O資源多。如果單片機(jī)資源夠多，不緊缺，推薦使用這種方案。

2）、第二種方案也比較常見，但是比第一種的資源利用率要高，硬件電路也不復(fù)雜。

這是一種矩陣式鍵盤，用8個I/O控制了16個按鈕開關(guān)，優(yōu)點(diǎn)顯而易見。當(dāng)然這種電路的程序設(shè)計(jì)相對也還是很簡單的。由P00到P03循環(huán)輸出低電平，然后檢測P04到P07的狀態(tài)。比方說這里P00到P03口輸出1000，然后檢測P04到P07，如果P04為1則說明按下的鍵為s1，如果P05為1則說明按下的是s2等等。為了電路的可靠，也可以和第一種方案一樣加上上拉電阻。

3）、第三種是我自己搞的一種方案，可以使用4個I/O控制8個按鍵，電路多了一些二極管，稍微復(fù)雜了一點(diǎn)。

這個電路的原理很簡單，就是利用二極管的單向?qū)щ娦浴Ｒ彩呛蜕厦娴姆桨敢粯樱�程序需要采用輪�?xùn)的方法。比方說，先置P00到P03都為低電平，然后把P00置為高電平，接著查詢P02和P03的狀態(tài)，如果P02為高則說明按下的是s5，若P03為高則說明按下的是s6，然后再讓P00為低，P01為高，同樣檢測P02和P03的狀態(tài)。接下來分別讓P02和P03為高，其他為低，分別檢測P00和P01的狀態(tài)，然后再做判斷。這種方案的程序其實(shí)也不難。

4）這是我在一本書上看到的，感覺設(shè)計(jì)的非常巧妙，同樣它也用到了二極管，不過比我的上一種方案的I/O利用率更高，他用4個I/O口控制了12個按鍵。我相信你了解了之后也會驚奇的。

    首先好好品味一下這個方案吧，想想怎么來識別按鍵呢！

首先，我們讓P00到P03全輸出高電平。如果這個時候從P00到P03的任意一個端口檢測到低電平，很容易知道是按下了那個鍵，肯定是s13到s16的其中一個。如果沒有檢測到信號，就進(jìn)行下一次的檢測，讓P01到P03為高電平，P00為低電平，然后檢測P01到P03的狀態(tài)。如果P01為低，則按下的是s1,；P02為低，則按下的是s2；P03為低，則按下的是s3。

然后再讓P00，P02，P03為高電平，P01為低電平。同理用上面的方法可以檢測出按下的那個按鍵。（部分程序源代碼會在后面貼出來,閱讀代碼可以更好理解電路）

5）、接下來這種方案則更為強(qiáng)大。不過需要用到一個A/D轉(zhuǎn)換器（有的單片機(jī)集成有A/D轉(zhuǎn)換器，則更為方便）。如果A/D轉(zhuǎn)化器的分辨率為n位，理論上是可以擴(kuò)展2^n（2的n次方）個按鍵。

    這是一種接AD轉(zhuǎn)化器的方案，有兩種：第一種是并聯(lián)式；第二種是串聯(lián)式。在功能上也有些不同。第一種的話各個電阻值各不相同，當(dāng)按下不同按鍵時，進(jìn)入AD的模擬量是不一樣的，通過AD轉(zhuǎn)換，就可以得到按下的是哪個按鍵。方式一還可以同時識別多個按鍵，即可以設(shè)置組合鍵，只要電阻取得合適。
方式二各個電阻可以取一樣的，方便計(jì)算，但是不能有組合按鍵。因?yàn)楫?dāng)按下上面的按鍵后，下面所有按鍵都會被短路。（在實(shí)際運(yùn)用中，還需要接地，這里沒有畫出） 。前面說理論上可以擴(kuò)展2^n個按鍵，這只是理論，因?yàn)檫@里電阻的精度有限，所以實(shí)際是不可能的，兩個模擬量之間要有足夠大的差值，程序才可能準(zhǔn)確的分辨。

上面就是我介紹的五種按鍵擴(kuò)展方案，后面幾種比較另類，不過也有他們的優(yōu)點(diǎn)。以上電路我都仿真過，可以實(shí)現(xiàn)。

附方案4鍵盤掃描源代碼：

sbit line_1=P0.1;

sbit line_2=P0.2;

sbit line_3=P0.3;

sbit line_4=P0.4

char key=0;  

void key_scan()
{
    line_1=line_2=line_3=line_4=1;
        if(~(line_1&&line_2&&line_3&&line_4))
     {
        if(line_1==0) {key=13;return;}
        if(line_2==0) {key=14; return;}
        if(line_3==0) {key=15;return;}
        if(line_4==0) {key=16; return;}
     }
      
    line_2=line_3=line_4=1;
    line_1=0;
        if(~(line_2&&line_3&&line_4))
     { 
            delay();
            if(line_2==0) {key=1;return;}
            if(line_3==0) {key=2;return;}
            if(line_4==0) {key=3;return;}
     }
    line_1=line_3=line_4=1;
    line_2=0;
        if(~(line_1&&line_3&&line_4))
     { 
            delay();
            if(line_3==0) {key=5;return;}
            if(line_4==0) {key=6;return;}
     }
    line_1=line_2=line_4=1;
    line_3=0;
        if(~(line_2&&line_1&&line_4))
     { 
            delay();
            if(line_4==0) {key=9;return;}
     }
    line_4=0;
    line_1=line_2=line_3=1;
        if(~(line_2&&line_3&&line_1))
     { 
            delay();
            if(line_1==0) {key=10;return;}
            if(line_2==0) {key=11;return;}
            if(line_3==0) {key=12;return;}
     }
    line_3=0;
    line_1=line_2=line_4=1;
        if(~(line_2&&line_3&&line_4))
     { 
            delay();
            if(line_1==0) {key=7;return; }
            if(line_2==0) {key=8;return; }
     }
    line_2=0;
    line_1=line_3=line_4=1;
        if(~(line_2&&line_3&&line_4))
     { 
            delay();
            if(line_1==0) {key=4;return; }
     }
    return;
}

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