51单片机-6-矩阵键盘

1、矩阵键盘的介绍

在键盘中按键数量较多时，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。

扫描的概念：

• 数码管扫描（输出扫描）原理：显示第1位→显示第2位→显示第3位→……，然后快速循环这个过程，最终实现所有数码管同时显示的效果
• 矩阵键盘扫描（输入扫描）     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
• 以上两种扫描方式的共性：节省I/O口 

 比如这里的矩阵键盘：

若采用逐行扫描模式，先令P17、P16、P15、P14分别为0111，代表扫描第一行（即按键S1、S2、S3、S4），若能检测到P13、P12、P11、P10有0或低电平，则表示某按键被按下；检测完第一行后，令P17、P16、P15、P14分别为1011，即检测第二行，再检测P13、P12、P11、P10；令P17、P16、P15、P14分别为1101，即检测第三行，再检测P13、P12、P11、P10；令P17、P16、P15、P14分别为1110，即检测第四行，再检测P13、P12、P11、P10。

若采用逐列扫描模式，令P13、P12、P11、P10分别为0111，即检测第一列，再检测P17、P16、P15、P14；以此类推。

2、弱上拉概念理解

如下如所示：单片机内部某个引脚结构简图，若外部也是接入的高电平，则单片机读入高电平；若外部读入的是低电平，则强低电平把内部电源Vcc拉成低电平，单片机读入低电平。

P1、P2、P3都是弱上拉，P0是开漏输出，但外接上拉电阻，因此和其他几个端口都是同样的模式。

3、Debug本节汇总：

• 若添加了LCD1602.c函数后，转到相关子函数报错，可以保存程序退出，重新打开工程文件。
• 写法问题：在main函数里面定义变量要放在开头，放在中间系统会报错，变量没有定义。

4、代码：按下按键，松开后在第二行显示按下按键的键号

（1）主函数

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "Matrixkey.h"

void main()
{
	unsigned char Keynum=0;
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"HelloWorld");
	
	while(1)
	{
		Keynum=MatrixKey();
		if(Keynum)
		{
			LCD_ShowNum(2,1,Keynum,2);
		}		
	}
}

（2）矩阵键盘函数（Matrixkey.c）:按行检索。

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

unsigned char MatrixKey()
{
	unsigned char keynumber=0;
	
	P1=0xFF;
	P1_7=0;
	if(P1_3==0){Delay(20);while(P1_3==0);Delay(20);keynumber=1;}
	if(P1_2==0){Delay(20);while(P1_2==0);Delay(20);keynumber=2;}
	if(P1_1==0){Delay(20);while(P1_1==0);Delay(20);keynumber=3;}
	if(P1_0==0){Delay(20);while(P1_0==0);Delay(20);keynumber=4;}
	
	P1=0xFF;
	P1_6=0;
	if(P1_3==0){Delay(20);while(P1_3==0);Delay(20);keynumber=5;}
	if(P1_2==0){Delay(20);while(P1_2==0);Delay(20);keynumber=6;}
	if(P1_1==0){Delay(20);while(P1_1==0);Delay(20);keynumber=7;}
	if(P1_0==0){Delay(20);while(P1_0==0);Delay(20);keynumber=8;}
	
	P1=0xFF;
	P1_5=0;
	if(P1_3==0){Delay(20);while(P1_3==0);Delay(20);keynumber=9;}
	if(P1_2==0){Delay(20);while(P1_2==0);Delay(20);keynumber=10;}
	if(P1_1==0){Delay(20);while(P1_1==0);Delay(20);keynumber=11;}
	if(P1_0==0){Delay(20);while(P1_0==0);Delay(20);keynumber=12;}
	
	P1=0xFF;
	P1_4=0;
	if(P1_3==0){Delay(20);while(P1_3==0);Delay(20);keynumber=13;}
	if(P1_2==0){Delay(20);while(P1_2==0);Delay(20);keynumber=14;}
	if(P1_1==0){Delay(20);while(P1_1==0);Delay(20);keynumber=15;}
	if(P1_0==0){Delay(20);while(P1_0==0);Delay(20);keynumber=16;}

	return keynumber;
	
}

5、本节补充

（1）函数注释说明

/**
  * @brief : 
  * @param :
  * @retval: 
  */

例如对矩阵键盘函数进行说明，如下所示：

/**
  * @brief :	矩阵键盘读取键码
  * @param :	无参数
  * @retval:	Keynumber：按下按键的键码值
	如果按下按键不动，则程序停留在此函数处；松开后的一瞬间，返回按键键码值
  */

（2）部分问题分析：

<1>起初代码为：

void main()
{
	unsigned char Keynum=0;
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"HelloWorld");
	
	while(1)
	{
		Keynum=MatrixKey();
		LCD_ShowNum(2,1,Keynum,2);	
	}
}

故障描述：无论如何按下按键，按何种按键，数码管显示始终为00； 

 分析原因：数码管闪烁太快，无法观察显示的键码，因此加入if判断语句，当接收到矩阵键盘函数返回的非0值时，则进入数码管显示函数显示具体键码值，返回值很快重置为0，但进入不到if语句里面的显示函数，因此，数码管不显示重置后的值，也就是00。除非再次有按键按下，才会更改数码管的显示数值。

void main()
{
	unsigned char Keynum=0;
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"HelloWorld");
	
	while(1)
	{
		Keynum=MatrixKey();
		if(Keynum)
		{
			LCD_ShowNum(2,1,Keynum,2);
		}		
	}
}

 （3）省时小技巧

对于编程中的一些相似语句，可以通过封装来节省时间，提高效率。

具体操作为：Templates——>右击并选择Configure Templates——>添加范例名和范例具体内容

若想让光标显示在某处，可以用“|”来指定光标位置。

 

 

小项目：矩阵键盘密码锁：

S1~S10分别对应数字1~9和0，S11代表确认键，S12代表取消键

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "Matrixkey.h"

void main()
{
	unsigned char Keynum=0;
	unsigned int password=0;
	unsigned char Count=0;
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Password:");
	
	while(1)
	{
		Keynum=MatrixKey();
		if(Keynum)
		{
			if(Keynum<=10)	//如果S1~S10按键被按下,即为输入密码
			{
				if(Count<4)
				{
					password=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，这里的函数值显示范围为0-65535，输入不能超过65535，否则会溢出
			}
			if(Keynum==11)		//S11设置为确认键
			{
				if(password==2345)		//如果密码等于正确密码
				{
					LCD_ShowString(1,14,"OK ");		//显示OK，OK后面细节加了一个空格，主要是为了在输错密码显示ERR后，能覆盖之前的ERR。
					password=0;		//密码清0
					Count=0;			//计次清0
					LCD_ShowNum(2,1,password,4);	//更新显示，此举是为了输入密码确认后，将屏幕清零
				}
				else
				{
					LCD_ShowString(1,14,"ERR");		//显示ERR
					password=0;		//密码清0
					Count=0;			//计次清0
					LCD_ShowNum(2,1,password,4);	//更新显示
				}
			}
			if(Keynum==12)		//S12设置为取消键
			{
				password=0;		//密码清0
				Count=0;			//计次清0
				LCD_ShowNum(2,1,password,4);	//更新显示		
			}
			
		}		
	}
}