代码收藏家技术教程 2023-05-01

51单片机学习记录（五）矩阵按键

文章目录

1、矩阵按键的控制原理

独立按键与单片机连接时，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减少 I/O 口引脚，引入了矩阵按键。

本开发板上的矩阵按键原理图如下所示：

可以看到是将16个按键排成4行4列，前面的四行分别连接io口的每一行，后面的四行分别连接io口的每一列，这样就实现了每个io口都连接四个按键，同样通过这样的方式也可以实现3X3，5X5等这样的布局。

那么在检测的时候又是如何实现的呢，这种按键的检测一般是通过扫描来实现的，先使能某一列列为低电平，其余几列全为高电平，之后立即轮流检测一次每行是不是有低电平，如果没有的话，就说明这一行没有按键被按下，如果有低电平，则可以说明该行有被按下的按键，这样的话就通过行列来锁定了按键的位置，这个列的低电平使能也是在轮流进行的，通过这样的方式就可以实现按键的检测了。

2、矩阵按键实现

1、行列式法实现矩阵按键

首先来看下矩阵按键的定义，如下所示：

下面以第一步的操作为例，首先给我们对应的io口进行赋值，这里赋值为0XF7，就是1111 0111，第一列全都赋值为0，其余的全为1：

之后在检测第第一行有没有按键被按下，如果有按键被按下应该是下面几种情况，将这几种情况一一进行枚举，结果如下所示：

下面第二行

下面第三行

下面第四行

在程序中体现出来就是下面的代码部分了：

完整的代码如下所示：（注：本处代码来自普中科技51单片机例程）

u8 key_matrix_ranks_scan(void) //行列式扫描实现矩阵按键检测
{
	u8 key_value=0;

	KEY_MATRIX_PORT=0xf7;//给第一列赋值0，其余全为1
	if(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7)//判断第一列按键是否按下
	{
		delay_100ms();//消抖
		switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第一列按键按下后的键值	
		{
			case 0x77: key_value=1;break;
			case 0xb7: key_value=5;break;
			case 0xd7: key_value=9;break;
			case 0xe7: key_value=13;break;
		}
	}
	while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7);//等待按键松开	
	
	KEY_MATRIX_PORT=0xfb;//给第二列赋值0，其余全为1
	if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb)//判断第二列按键是否按下
	{
		delay_100ms();//消抖
		switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第二列按键按下后的键值	
		{
			case 0x7b: key_value=2;break;
			case 0xbb: key_value=6;break;
			case 0xdb: key_value=10;break;
			case 0xeb: key_value=14;break;
		}
	}
	while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb);//等待按键松开	
	
	KEY_MATRIX_PORT=0xfd;//给第三列赋值0，其余全为1
	if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd)//判断第三列按键是否按下
	{
		delay_100ms();//消抖
		switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第三列按键按下后的键值	
		{
			case 0x7d: key_value=3;break;
			case 0xbd: key_value=7;break;
			case 0xdd: key_value=11;break;
			case 0xed: key_value=15;break;
		}
	}
	while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd);//等待按键松开	
	
	KEY_MATRIX_PORT=0xfe;//给第四列赋值0，其余全为1
	if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe)//判断第四列按键是否按下
	{
		delay_100ms();//消抖
		switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第四列按键按下后的键值	
		{
			case 0x7e: key_value=4;break;
			case 0xbe: key_value=8;break;
			case 0xde: key_value=12;break;
			case 0xee: key_value=16;break;
		}
	}
	while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe);//等待按键松开
	
	return key_value;		
}

2、线翻转法实现矩阵按键

线翻转法实现的流程为：首先使所有行线为低电平时，之后检测所有列线是否有低电平，如果有，就记录列线值；然后再翻转，使所有列线都为低电平，检测所有行线的值，由于有按键按下，行线的值也会有变化，记录行线的值。从而就可以检测到全部按键。

线翻转法的具体实现流程为：

完整的代码如下所示：（注：本处代码来自普中科技51单片机例程）

u8 key_matrix_flip_scan(void) //线翻转法实现矩阵按键
{
	static u8 key_value=0;

	KEY_MATRIX_PORT=0x0f;//给所有行赋值0，列全为1
	if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)//判断按键是否按下
	{
		delay_100ms();//消抖
		if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)
		{
			//测试列
			KEY_MATRIX_PORT=0x0f;
			switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存行为0，按键按下后的列值	
			{
				case 0x07: key_value=1;break;
				case 0x0b: key_value=2;break;
				case 0x0d: key_value=3;break;
				case 0x0e: key_value=4;break;
			}
			//测试行
			KEY_MATRIX_PORT=0xf0;
			switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存列为0，按键按下后的键值	
			{
				case 0x70: key_value=key_value;break;
				case 0xb0: key_value=key_value+4;break;
				case 0xd0: key_value=key_value+8;break;
				case 0xe0: key_value=key_value+12;break;
			}
			while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf0);//等待按键松开	
		}
	}
	else
		key_value=0;		
	
	return key_value;		
}