4×4矩阵键盘扫描实验报告

一、实验目的

1. 掌握矩阵键盘的工作原理和扫描方法

2. 熟悉单片机I/O口的使用方法

3. 掌握按键消抖的基本方法

4. 学习键值查表和显示的编程方法

二、实验原理

2.1 矩阵键盘原理

2.2 程序核心原理

1. 扫描方式：程序采用分别扫描行和列的方式，通过两次扫描确定按键的具体位置

2. 按键定位：使用COUNT和COUNT2子程序分别计算行号和列号，最终通过公式 行号×4 + 列号 计算出按键值

3. 消抖处理：采用双重延时检测的方法实现消抖，确保按键的稳定性

三、实验步骤

3.1 硬件连接

• P1口连接矩阵键盘
• 低4位连接行
• 高4位连接列

• P0口连接显示设备

3.2 程序设计与分析

3.2.1 关键代码分析：以列扫描实现（COUNT2）为例

1. 单次读取：只需要读取一次P1口的值就能确定按键所在列

2. 移位检测：通过RRC指令循环右移，检查每一位是否为0

3. 计数定位：使用R6作为计数器，记录移位次数，即为列号

• 效率更高：整个扫描过程只需要读取两次P1口（行扫描一次，列扫描一次）

• 代码简洁：使用移位操作代替多次IO操作，减少了程序的复杂度

• 执行速度快：减少了IO操作次数，提高了扫描速度

3.2.2 键值合成处理

四、实验结果分析

4.1 功能实现情况

1. 成功实现了4×4矩阵键盘的扫描功能

2. 按键消抖效果良好，采用双重延时检测方式

3. 通过查表方式实现了按键值到显示码的转换

4.2 创新点分析

1. 高效的扫描算法
• 采用移位检测方式，减少了I/O读取次数
• 整个扫描过程只需读取两次P1口值
• 通过计数方式确定位置，代码简洁高效

五、实验心得

1. 算法优化的重要性
• 传统的逐行逐列扫描方法需要多次读取I/O口
• 使用移位检测方法显著提高了扫描效率
• 学会了如何在保证功能的同时优化程序性能

2. 程序设计技巧
• 掌握了使用堆栈保护数据的重要性
• 理解了软件消抖的原理和实现方法
• 学会了使用查表方式处理数据转换

3. 实践经验
• 理解了硬件接口的工作原理
• 掌握了单片机I/O口的使用方法
• 学会了如何设计可靠的按键检测程序，为期中更复杂的任务打好基础

六、附完整代码