代码收藏家 嵌入式51单片机04-矩阵按键系列教程
文章目录
矩阵按键
一、矩阵按键基础知识
矩阵按键工作原理：
逐行扫描：通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过判断低四位数据中哪一位为零来判断哪一个按键被按下。
逐列扫描：通过低四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过判断高四位数据中哪一位为零来判断哪一个按键被按下。
行列扫描：高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到数据，低四位不全部为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是哪一行有按键按下，这样就能确定是哪一个按键被按下。
矩阵按键原理图：
LCD1602原理图
二、矩阵按键系列代码
1. 矩阵按键操作（显示数字）
（1）仿真电路图
（2）源代码
LCD1602.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0
//函数定义：
/**
* @brief LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Delay()
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
/**
* @brief LCD1602写命令
* @param Command 要写入的命令
* @retval 无
*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Command;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602写数据
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Data;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602设置光标位置
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
}
else if(Line==2)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
}
}
/**
* @brief LCD1602初始化函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Init()
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置上显示一个字符
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @param Char 要显示的字符
* @retval 无
*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
LCD_SetCursor(Line,Column);
LCD_WriteData(Char);
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param String 要显示的字符串
* @retval 无
*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!='\0';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
/**
* @brief 返回值=X的Y次方
*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
unsigned char i;
int Result=1;
for(i=0;i<Y;i++)
{
Result*=X;
}
return Result;
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~65535
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
unsigned int Number1;
LCD_SetCursor(Line,Column);
if(Number>=0)
{
LCD_WriteData('+');
Number1=Number;
}
else
{
LCD_WriteData('-');
Number1=-Number;
}
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~4
* @retval 无
*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i,SingleNumber;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
if(SingleNumber<10)
{
LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
}
else
{
LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
}
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
}
}
LCD1602.h
#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__
//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
#endif
Delay.c
void Delay(unsigned int xms)
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
void Delay(unsigned int xms);
#endif
MatrixKey.c
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
/**
* @brief 矩阵键盘读取按键键码
* @param 无
* @retval KeyNumber 按下按键的键码值
如果按键按下不放，程序会停留在此函数，松手的一瞬间，返回按键键码，没有按键按下时，返回0
*/
unsigned char MatrixKey()
{
unsigned char KeyNumber=0;
P1=0xFF;
P1_3=0;
if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=1;}
if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=5;}
if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=9;}
if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=13;}
P1=0xFF;
P1_2=0;
if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=2;}
if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=6;}
if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=10;}
if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=14;}
P1=0xFF;
P1_1=0;
if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=3;}
if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=7;}
if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=11;}
if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=15;}
P1=0xFF;
P1_0=0;
if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=4;}
if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=8;}
if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=12;}
if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=16;}
return KeyNumber;
}
MatrixKey.h
#ifndef __MATRIXKEY_H__
#define __MATRIXKEY_H__
unsigned char MatrixKey();
#endif
main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
void main()
{
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,5,"20230423");
while(1)
{
KeyNum = MatrixKey();
if(KeyNum)
{
LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);
}
}
}
（3）实验结果
2. 矩阵按键操作（控制数码管）
（1）仿真电路图
（2）源代码
LCD1602.c ：与上述同名文件相同
LCD1602.h ：与上述同名文件相同
Delay.c： 与上述同名文件相同
Delay.h ：与上述同名文件相同
MatrixKey.c： 与上述同名文件相同
MatrixKey.h ：与上述同名文件相同
smg.c
#include "smg.h"
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
unsigned int smgduan[]={0x00,0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
void smg_duan(unsigned char lsa,unsigned char lsb,unsigned char lsc)
{
LSA = lsa;
LSB = lsb;
LSC = lsc;
}
void DigDisplay()
{
unsigned int i;
for(i = 0;i < 8;i++)
{
switch(i)
{
case(0):
LSA = 0; LSB = 0; LSC = 0; P3 = smgduan[9]; break;
case(1):
LSA = 1; LSB = 0; LSC = 0; P3 = smgduan[1]; break;
case(2):
LSA = 0; LSB = 1; LSC = 0; P3 = smgduan[4]; break;
case(3):
LSA = 1; LSB = 1; LSC = 0; P3 = smgduan[0]; break;
case(4):
LSA = 0; LSB = 0; LSC = 1; P3 = smgduan[3]; break;
case(5):
LSA = 1; LSB = 0; LSC = 1; P3 = smgduan[2]; break;
case(6):
LSA = 0; LSB = 1; LSC = 1; P3 = smgduan[0]; break;
case(7):
LSA = 1; LSB = 1; LSC = 1; P3 = smgduan[2]; break;
}
Delay(20);
P3 = 0x00;
}
}
smg.h
#ifndef __SMG_H__
#define __SMG_H__
extern unsigned int smgduan[];
void smg_duan(unsigned char lsa,unsigned char lsb,unsigned char lsc);
void DigDisplay(void);
#endif
main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
#include "smg.h"
unsigned char KeyNum;
void main()
{
smg_duan(1,1,1);
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,5,"20230423");
while(1)
{
KeyNum = MatrixKey();
if(KeyNum)
{
LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);
P3 = smgduan[KeyNum];
}
}
}
（3）实验结果
3. 矩阵按键操作（电子密码锁）
（1）仿真电路图
（2）源代码
LCD1602.c ：与上述同名文件相同
LCD1602.h ：与上述同名文件相同
Delay.c ：与上述同名文件相同
Delay.h ：与上述同名文件相同
MatrixKey.c ：与上述同名文件相同
MatrixKey.h ：与上述同名文件相同
main.c
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Password,Count;
void main()
{
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"Password:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10) //如果S1~S10按键按下，输入密码
{
if(Count<4) //如果输入次数小于4
{
Password*=10; //密码左移一位
Password+=KeyNum%10; //获取一位密码
Count++; //计次加一
}
LCD_ShowNum(2,1,Password,4); //更新显示
}
if(KeyNum==11) //如果S11按键按下，确认
{
if(Password==2345) //如果密码等于正确密码
{
LCD_ShowString(1,14,"OK "); //显示OK
LCD_ShowString(2,1,"open 202352188" );
Delay(3000);
LCD_ShowString(2,1," " );
}
else //否则
{
LCD_ShowString(1,14,"ERR"); //显示ERR
Delay(2000);
}
LCD_ShowString(1,14," ");
Password=0; //密码清零
Count=0; //计次清零
LCD_ShowNum(2,1,Password,4); //更新显示
}
if(KeyNum==12) //如果S12按键按下，取消
{
Password=0; //密码清零
Count=0; //计次清零
LCD_ShowNum(2,1,Password,4); //更新显示
}
}
}
}
