看 Sugar 讲矩阵键盘的使用

最新推荐文章于 2025-04-26 17:23:38 发布

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最新推荐文章于 2025-04-26 17:23:38 发布 · 1.3k 阅读

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#单片机 #c语言 #编程语言

本文介绍了如何使用ESP8266物联网模块连接和编程控制矩阵键盘。矩阵键盘是一种节省引脚资源的多按键解决方案。文章详细说明了矩阵键盘的接线方法、使用步骤，并提供了在VSCode中使用PlatformIO和Arduino库进行编程的示例，包括读取列状态和键盘扫描的实现。此外，还分享了一段10秒的矩阵键盘控制ESP8266小车的视频，验证了方案的有效性。

背景介绍：
4*4矩阵键盘 8 根线能获取 16 个键的状态，在需要多个按键的场合特别适用。
Sugar 因授课需要在网上查了不少讲解矩阵键盘的资料，觉得可以再努努力让这个知识更易懂一点。
下面就来看看 Sugar 怎么努力的吧。

矩阵键盘是什么

矩阵键盘就是按一定规律连在一起的一堆开关。

Sugar 从深圳优信电子买到的矩阵键盘长成这样的（Sugar 买过不少散电子元件，优信从未出过错，所以在这里提个名）。

这一堆开关的连接情况是这样的：

矩阵键盘怎么用

矩阵键盘需要接到单片机上用。

一、怎么连线

网上能找到的是接到 STM32、Arduino 和 C51 单片机上的。Sugar 今天给出个不同的：接到 ESP8266 物联网模块上用。接法如下图：

实物连接如下图：

注意：GPIO16 在 ESP8266 内部没有上拉电阻，所以要外接上拉电阻，上图中 Sugar 接了一个 10k 的色环电阻当作 GPIO16 的上拉电阻。其余接口（GPIO12、GPIO13、GPIO14）可配置内部上拉，配置方式是（以 Arduino 开发为例）：

pinMode(12, INPUT_PULLUP);
pinMode(13, INPUT_PULLUP);
pinMode(14, INPUT_PULLUP);

二、怎么使用

1、默认状态下，让输出口统一输出低电平，如下图：

不难看出行引脚（1、2、3、4 引脚）都是低电平，因为没有按键按下，所以列引脚（5、6、7、8 引脚）被上拉都是高电平。这样在读取 GPIO12、GPIO13、GPIO14、GPIO16 的时候都会读到高电平。

2、当有按键被按住的时候（例如按下 K7）如下：

聪明的你一定会发现，按矩阵键盘的连接方式，不论按下 K3、K7、K11 或 K15 都会导致 GPIO14 读到低电平。也就是说在 GPIO14 读到低电平时并不能确定是哪一行的按键被按住了，所以需要进一步操作来确认：究竟是哪一行的按键被按住了。

3、逐行扫描确定按键的方法是：输出端（GPIO4、GPIO0、GPIO2 和 GPIO15）依次输出低电平，每次输出后都去读一下输入端，直到输入端读到低电平为止。系列图示如下：

我们看到在逐行扫描过程中，只有当扫描到被按住的键所在行列的时候，输入端才会读到低电平。那么我们就可以通过记录行号和列号来确定是哪一个键被按住了。

把上面的图片连起来，整体的过程是这样的：

怎么编程

Sugar 在 VSCode 下使用 platformio 写代码，用的是 Arduino 库。

为了避免像很多网上的程序那样使用过多的移位操作，Sugar 使用 union struct 的方式来标记行号与列号，如下：

typedef union{
   
   
  struct{
   
   
    uint8_t r1 : 1;
    uint8_t r2 : 1;
    uint8_t r3 : 1;
    uint8_t r4 : 1;
    uint8_t c1 : 1;
    uint8_t c2 : 1;
    uint8_t c3 :