嵌入式开发学习（STC51-7-矩阵按键）

内容

按下S1-S16键，对应数码管最左边显示0-F

矩阵按键简介

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；而单片机
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；

以4*4矩阵键盘为例，键排成4行4列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样便一共有4行4列共8根线，我们将这8根线连接到单片机的8个I/O口上，通过程序扫描键盘就可检测16个键；

用这种方法也可实现3行3列9个键、5行5列25个键、6行6列36个键甚至更多；

无论是独立键盘还是矩阵键盘，单片机检测其是否被按下的依据都是一样的，也就是检测与该键对应的I/O口是否为低电平；

独立键盘有一端固定为低电平，此种方式编程比较简单；而矩阵键盘两端都与单片机I/O口相连，因此在检测时需编程通过单片机I/O口送出低电平；

检测方法有多种，最常用的是行列扫描和线翻转法：

• 行列扫描法检测时，（可以看作是每次把一列当作独立按键来检测）依次送一列为低电平，其余几列全为高电平（行全为高电平），如果检测到该列有行电平变低，即该列有按键按下，就可以确定列，然后立即检测该行哪列为低电平，则可确定行，这样我们就可确认当前被按下的键是哪一行哪一列的；当然我们也可以依次将行线置低电平（其余行列为高电平），扫描列是否有低电平；
• 线翻转法，就是使所有行线为低电平时，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；得到的行列值就是按下的按键；

矩阵键盘也少不了按键消抖的环节；

原理图

线路图

由线路图可知，P17-14控制行，P13-10控制列

思路

使用行列扫描法，每次把一列当作独立按键来检测，依次让每列为低电位，如果某列有行变为低电位，则该行和列即是按下的按键；

注意消抖；

编码

main.c

/*
 * @Description: 矩阵按键-按下S1-S16键，对应数码管最左边显示0-F
 */
#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16; // 对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

#define KEY_MATRIX_PORT P1 // 使用宏定义矩阵按键控制口

#define SMG_A_DP_PORT P0 // 使用宏定义数码管段码口

// 共阴极数码管显示0~F的段码数据
u8 gsmg_code[17] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};

/**
 * @description: 延时函数（循环一次大约10us）
 * @param {u16} ten_us
 * @return {*}
 */
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while (ten_us--)
		;
}

/**
 * @description: 使用行列式扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值
 * @return {u8} key的键值
 */
u8 key_matrix_ranks_scan(void)
{
	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（如果有按键按下，即其中有行变为低位，则两边就不相等）
	{
		delay_10us(1000);		 // 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_10us(1000);		 // 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_10us(1000);		 // 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_10us(1000);		 // 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;
}

/**
 * @description: 使用线翻转扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值
 * @return {u8} key的键值
 */
u8 key_matrix_flip_scan(void)
{
	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_10us(1000); // 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;
}

void main()
{
	u8 key = 0;

	while (1)
	{
		key = key_matrix_ranks_scan();
		if (key != 0)
			SMG_A_DP_PORT = gsmg_code[key - 1]; // 得到的按键值减1换算成数组下标对应0-F段码
	}
}

编译和结果

按F7编译，无错误，生成.hex文件，使用pz-isp将hex文件下载到单片机

结果：按下S1-S16键，对应数码管最左边显示0-F