代码收藏家 51单片机矩阵键盘扫描及其使用技巧
一、矩阵键盘简介
矩阵键盘，也称矩阵按键，是为了节约单片机IO口占用所引入的一种外设。
（图片截取至普中A2开发板原理图）
（图片截取至普中A2开发板实物图）
我们知道，一个独立按键需要1个IO口。但是如果我们需要大量的按键，则需要大量的IO口，但是单片机现有的IO口并不能很好的满足，所以引入矩阵键盘。
二、矩阵键盘扫描原理
从独立按键到矩阵按键
1.独立按键回顾
上图的矩阵键盘共16个按键（4行×4列），先回到原来的一个独立按键分析。
首先分析独立按键的原理图连接方式（如上图），以按键K1为例，按键K1一端连接到单片机的P3.1口，另一端接地（GND）。当按键K1被按下时，GND直接就连到P3.1。所以当K1被按下时，P3.1口为低电平。我们只需要判断P3.1口是否为低电平，即可判断K1是否被按下。
2.矩阵按键扫描思路
先分析矩阵按键的IO连线，有以下特征：
- P17~P14这四个IO口连接了每一行矩阵键盘
- P13~P10这四个IO口连接了每一列矩阵键盘
矩阵键盘扫描共有两种扫描方式：
先分析逐行扫描，根据键盘被按下时,IO口为低电平这个特性。我们可以这样检测第一行：
- 给除第一行之外的其他行给高电平，防止其影响我们接下来的低电平检测
- 给第一行送低电平0
- 依次检测每一列的IO口电平（P13~P10），当出现低电平时，说明第一行的这一列的这个按键就被按下。
结合下图很好理解：
要检测第一行，给其他行赋值高电平。假设S2被按下了，那么P17的低电平会顺着绿色路线通到S2的另一端IO口（P12），只要检测出P12为低电平，那么就可以得出结论：K2被按下
按照这个思路，继续依次检测其他行即可。
总结：
按行扫描 给第1到第4行要扫描的行置0，其余行置1。然后对每一列进行读取，读出低电平的列则可以判断该行该列的按键被按下。
| IO口电平（P17~P14：每行对应IO的口） | 检测的行 | 若第K列IO口测出低电平 |
| 0 1 1 1 | 一 | 第一行第K列被按下 |
|
1 0 1 1 |
二 | 第二行第K列被按下 |
| 1 1 0 1 | 三 | 第三行第K列被按下 |
| 1 1 1 0 | 四 | 第四行第K列被按下 |
按列扫描的结果类似：
| IO口电平（P13~P10：每行对应IO的口） | 检测的列 | 若第K行IO口测出低电平 |
| 0 1 1 1 | 一 | 第K行第一列被按下 |
|
1 0 1 1 |
二 | 第K行第二列被按下 |
| 1 1 0 1 | 三 | 第K行第三列被按下 |
| 1 1 1 0 | 四 | 第K行第四列被按下 |
三、编程验证
1、先给出一些引脚定义
#include <REGX52.H>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define led P0
//IO口位选
sbit wei1=P2^2;
sbit wei2=P2^3;
sbit wei3=P2^4;
//定义行引脚
sbit hang1=P1^7;
sbit hang2=P1^6;
sbit hang3=P1^5;
sbit hang4=P1^4;
//定义列引脚
sbit lie1=P1^3;
sbit lie2=P1^2;
sbit lie3=P1^1;
sbit lie4=P1^0;2、按行扫描代码：
//扫描第一行的各列
P1|=0xff;//IO口全部初始化为高电平
hang1=0;//第一行设置为低电平
if(lie1==0)//检测第一列是否为低电平（按键是否被按下）
{
Delay10ms();//延时消抖
if(lie1==0)
{
while(lie1==0);
key=1;//确认被按下，保存键值
}
}
//下面依次扫描第二、三和第四列，方法类似
if(lie2==0)
{
Delay10ms();
if(lie2==0)
{
while(lie2==0);
key=2;
}
}
if(lie3==0)
{
Delay10ms();
if(lie3==0)
{
while(lie3==0);
key=3;
}
}
if(lie4==0)
{
Delay10ms();
if(lie4==0)
{
while(lie4==0);
key=4;
}
}第二行，第三行、第四行扫描的方法类似
只需把 if 判断改成对应的行，键值改为对应的键值即可
3.总代码
#include <REGX52.H>
#include <math.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define led P0
sbit wei1=P2^2;
sbit wei2=P2^3;
sbit wei3=P2^4;
sbit hang1=P1^7;
sbit hang2=P1^6;
sbit hang3=P1^5;
sbit hang4=P1^4;
sbit lie1=P1^3;
sbit lie2=P1^2;
sbit lie3=P1^1;
sbit lie4=P1^0;
void play(int a);
void Delay10ms();
int scan();
uchar code smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,
0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
int key=0;
int x;
void main()
{
while(1)
{
play(scan());
}
}
void play(int a)
{
x=a;
wei1=0;
wei2=0;
wei3=0;
led=smg[x];
Delay10ms();
}
int scan()
{
P1|=0xff;
hang1=0;
if(lie1==0)
{
Delay10ms();
if(lie1==0)
{
while(lie1==0);
key=1;
}
}
if(lie2==0)
{
Delay10ms();
if(lie2==0)
{
while(lie2==0);
key=2;
}
}
if(lie3==0)
{
Delay10ms();
if(lie3==0)
{
while(lie3==0);
key=3;
}
}
if(lie4==0)
{
Delay10ms();
if(lie4==0)
{
while(lie4==0);
key=4;
}
}
P1|=0xff;
hang2=0;
if(lie1==0)
{
Delay10ms();
if(lie1==0)
{
while(lie1==0);
key=5;
}
}
if(lie2==0)
{
Delay10ms();
if(lie2==0)
{
while(lie2==0);
key=6;
}
}
if(lie3==0)
{
Delay10ms();
if(lie3==0)
{
while(lie3==0);
key=7;
}
}
if(lie4==0)
{
Delay10ms();
if(lie4==0)
{
while(lie4==0);
key=8;
}
}
P1|=0xff;
hang3=0;
if(lie1==0)
{
Delay10ms();
if(lie1==0)
{
while(lie1==0);
key=9;
}
}
if(lie2==0)
{
Delay10ms();
if(lie2==0)
{
while(lie2==0);
key=10;
}
}
if(lie3==0)
{
Delay10ms();
if(lie3==0)
{
while(lie3==0);
key=11;
}
}
if(lie4==0)
{
Delay10ms();
if(lie4==0)
{
while(lie4==0);
key=12;
}
}
P1|=0xff;
hang4=0;
if(lie1==0)
{
Delay10ms();
if(lie1==0)
{
while(lie1==0);
key=13;
}
}
if(lie2==0)
{
Delay10ms();
if(lie2==0)
{
while(lie2==0);
key=14;
}
}
if(lie3==0)
{
Delay10ms();
if(lie3==0)
{
while(lie3==0);
key=15;
}
}
if(lie4==0)
{
Delay10ms();
if(lie4==0)
{
while(lie4==0);
key=0;
}
}
return key;
}
void Delay10ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 18;
j = 235;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}四、课后作业（矩阵键盘计算器）
题目：请你利用矩阵按键和数码管来设计一个计算器，能够实现简单的四则整数运算和清零操作
