51单片机-矩阵键盘

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原创 2022-06-24 12:10:26 4.9k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

51单片机---矩阵键盘（含源码、小白可入）利用51单片机的矩阵按键模块以及LCD1602液晶屏幕显示模块，实现矩阵键盘的控制显示等；包括：电路分析、源码分享以及电子锁项目的讲解；通过此节学习熟悉51单片机的相关模块理解，加深对电路分析，扫描概念的理解，相关C语言程序的理解与学习；阅读详情

1.硬件设计

矩阵键盘按键数量较多，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，采用逐行或逐列的“扫描”，就可以读出任何位置按键的状态

扫描原理：读取第1行(列)→读取第2行(列) →读取第3行(列) → ……，然后快速循环这个过程，最终实现所有按键同时检测的效果

2.软件设计

2.1.矩阵键盘扫描

功能需求：矩阵键盘扫描，LCD1602显示键码

程序设计：首先，确定扫描方式，此处选用逐列扫描；其次，确定驱动方式，单片机的IO口的模式是一种弱上拉模式（输出0时，驱动能力较强）；

MatrixKey.c文件

#include <REGX52.H>
#include"Delay.h"

//*逐列扫描
unsigned char MatrixKey()
{
	unsigned char KeyNumber=0;
	
	P1=0xFF;//P1口全部置高电平
	P1_3=0;//P1_3低电平
	if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;}//如果P1_7也置低电平，按键1导通
	if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;}//如果P1_6也置低电平，按键5导通
	if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;}//如果P1_5也置低电平，按键9导通
	if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;}//如果P1_4也置低电平，按键13导通
	
	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文件

#ifndef __MATRIXKEY_H__
#define __MATRIXKEY_H__

unsigned char MatrixKey();

#endif

main.c文件

#include <REGX52.H>
#include"LCD1602.h"//引用LCD1602头文件
#include"MatrixKey.h"//引用MatrixKey头文件

unsigned char KeyNum;//定义一个字符KeyNum，其实就是我们想要的键码
void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"MatrixKey:");//第1行，第1列，显示字符串"MatrixKey:"
	while(1)
	{
		KeyNum=MatrixKey();//将KeyNum等于我们已经定义好的矩阵键盘程序
		if(KeyNum)//如果有按键按下
		{
			LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);//在第2行，第1列，显示对应的按键码
		}
	}
}

2.2.矩阵键盘-密码锁

功能需求：用矩阵键盘，做一个简易密码锁

程序设计：首先，确认所需按键，需要用到的按键1~10（密码区），11确认键，12清除键；那如何程序如何设计呢？

main.c文件

#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:");//定义字符创“Password：”
	while(1)
	{
		KeyNum=MatrixKey();
		if(KeyNum)//如果按键按下
		{
			if(KeyNum<=10)//密码区：如果S1-S10按键按下，输入密码
			{
				if(Count<4)//密码位：定义为4位密码(int整型的数值范围0-65535；如果定义6为密码会超出int范围)
				{
					Password*=10;//密码每输入一位，密码左移一位
					Password+=KeyNum%10;//取与的目的，主要是要将S10按键定义为数字0
                    Count++;//没输入一次密码，计次+1
				}
			}
			LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
			if(KeyNum==11)//如果按下按键S11
			{
				if(Password==1229)//如果密码是1299
				{
					LCD_ShowString(1,10,"OK ");//那LCD的第1行，第10列显示OK
					Password=0;//密码清零
					Count=0;//计次清零
					LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
				}
				else
				{
					LCD_ShowString(1,10,"ERR");//否则显示ERR
					Password=0;
					Count=0;
					LCD_ShowNum(2,1,Password,4);
				}
			}
			if(KeyNum==12)//如果按下按键S12
			{
					Password=0;//密码清零
					Count=0;//计次清零
					LCD_ShowNum(2,1,Password,4);更新显示
			}
		}
	}
}

3.知识点

3.1.模块化编程的应用

在密码锁的代码中，主要用到的模块函数有<REGX52.H>，"LCD1602.h"，"MatrixKey.h"；
模块化编程的主要优势是，模块管理，逻辑清晰，可移植等
#include <REGX52.H>
#include"LCD1602.h"
#include"MatrixKey.h"

3.2.#include详解

作用：叫做文件包含命令，用来引入对应的头文件（.h文件）；#include 也是C语言预处理命令的一种。
处理过程：就是将头文件的内容插入到该命令所在的位置，从而把头文件和当前源文件连接成一个源文件，这与复制粘贴的效果相同。
用法：主要有两种，如下：
#include <REGX52.H>//查找<系统目录>，引用系统自带的程序文件
#include"LCD1602.h"//查找"当前工作目录"，应用自己编辑好的程序文件