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• 独立密钥结构
• 矩阵键盘结构

一般一个键盘由几个按键组成一个开关矩阵，根据接线方式的不同分为两种，一种是独立连接，一种是矩阵连接。

独立密钥结构

独立键是指直接由I/O端口组成的单键电路。因为每个按键占用一条线，所以每个I/O端口线上的按键的工作状态不会影响其他I/O端口的工作状态。独立键可以通过单片机的I/O口直接访问，也可以通过扩展的I/O口访问。在系统中，如果按键少，I/O线多，可以采用独立连接。软硬件简单，易于实现，在单片机系统中得到了广泛的应用。独立键盘由多个机械接触开关组成，与单片机的I/O口线相连。通过读取I/O端口的电平状态，可以识别相应的按键是否被按下。图8-1显示了独立按键的电路图。

图8-1独立按键电路图

如果该键未被按下，其端口将处于高电平，如果相应的键被按下，其端口将处于低电平。在这种键盘连接方式中，通常采用下拉电平连接方式，即每个按键开关的一端连接到低电平，另一端连接到单片机的I/O口线。这是为了确保当键断开时，每个I/O端口线都有一定的高电平。一般来说，键盘使用的按键有两种:接触式和非接触式。单片机一般采用由机械触点组成的接触式微动开关。这种开关具有结构简单、使用可靠的优点。但是当一个按键被按下或者放开的时候，有一个特点是会产生抖动，人是感觉不到的，但是单片机是完全可以感知的，因为单片机的处理速度是微秒级的，机械抖动时间至少是毫秒级的。对于单片机来说，这种抖动。

矩阵键盘结构

所谓矩阵键盘，是指当键盘中有大量按键时，为了减少对I/O口线的占用，按键通常以矩阵形式排列，如图8-2所示。在矩阵式键盘中，每一条横线和竖线在交叉处不是直接相连的，而是通过一个键相连。这样做的好处是，一个并口可以形成4×4=16个键，比键盘中直接使用并口线多一倍。比较明显的区别就是，比如多一根线可以组成一个20键的键盘，而直接用port线只能多一个键(9键)。因此，当需要大量按键时，使用矩阵方法连接键盘是非常合理的。

图8-2矩阵键盘结构

矩阵键盘比独立键盘更复杂，识别也更复杂。在图8-2中，列线通过电阻与电源相连，单片机与行线相连的四个I/O口作为输出端，与列线相连的I/O口作为输入端。这样，不按键时，所有输出都是高电平，也就是说没有按键，线路输出是低电平。一旦某个键被按下，输入线就会被拉低，这样通过读取输入线的状态就可以知道某个键是否被按下。具体识别和编程方法如下。

为了确保矩阵键盘上的任何键被按下，通常采用行扫描方法或行反转方法。行扫描法又称逐行或列扫描查询法，是最常用的多键识别方法之一。线反演法不常用，但在一些特殊场合也适用。这里仅以行扫描法为例介绍矩阵键盘的工作原理，不详细介绍行反转法。有兴趣的读者自行查阅相关资料。扫描方法的具体任务如下:

(1)判断键盘中是否有按键被按下

如图8-2所示，将所有行线x0 ~ x3设置为低电平，然后检查列线y0 ~ y3的状态。只要一列的电平低，就说明键盘中按下了一个键，关闭的键位于低电平线与四行线交叉的四个键中。如果所有列线都是高电平，则意味着键盘中没有按键。

(2)确定关闭键的位置。

确认一个键被按下后，就可以进入确定具体关闭的键的过程。方法是依次将行线设置为低电平(即当一行线设置为低电平时，其他行设置为高电平)。在行线被确定为低电平之后，逐行检测每个列线的电平状态。如果列线为低电平，则位于行线和设置为低电平的行线相交处的键是关闭键。