矩阵按键

1、矩阵按键的介绍

• 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

2、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

3、原理图

• 这里可以有两种扫描的方法
• 原理：给P17置为0（相当于单片机主动给予了P17低电平，按下按键后线路连通，自然会把按下按键对应的另一个口的电平拉低），判断其他对应引脚的电平
• 1. 按行扫描：给P17置为0（相当于单片机主动基于了P17低电平，按下按键后线路连通，自然会把按下按键对应的另一个口的电平拉低），然后判断怕P13—P10是否有哪个为0，有就说明对应的哪个按键被按下，之后再给P16置为0，然后重复上面的步骤。。。（即按行来一行一行的扫描）
  2. 按列扫描：给P13置为0，然后判断P17—P104是否有哪个为0，有就说明对应的那个按键被按下，之后再给P12置为0，然后重复上面的步骤。。。（即按列来一行一行的扫描）
  3. （个人看法，应该不用按顺序扫描，就拿按列扫描来说，应该不用强制要求先P13,再P12，再P11,再P10）
• 本次学习我们使用按列扫描，因为如果按行扫描，P15口可能会一会给高一会给低，而P15口和蜂鸣器有关联，要是以一定的频率高低变化的话，会导致无源蜂鸣器启动（普中A2的开发板将与蜂鸣器联系的P15口改成了P25）

4、案例：矩阵案件密码锁🔒

• 要求：
  • 输入4位数字，判断是否为正确密码
  • 按S11判断密码是否正确
  • 按S12重置密码

4.1 MatrixKey.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
 
/**
  * @brief  矩阵键盘读取按键键码
  * @param  无
  * @retval KeyNumber 按下按键的键码值
	如果按键按下不放，程序会停留在此函数，松手的一瞬间，返回按键键码，没有按键按下时，返回0 ！ 
  */
unsigned char MatrixKey()
{
	unsigned char KeyNumber=0;
	
	P1=0xFF;// 1111 1111 全部置高电平默认
	P1_3=0; // 矩阵按键第一行扫描
	if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
	if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;}
	if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;}
	if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;}
	
	P1=0xFF;
	P1_2=0; // 矩阵按键第二行扫描
	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; // 矩阵按键第三行扫描
	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; // 矩阵按键第四行扫描
	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;
}

4.2 main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
// 按键作用: S1~S9 设置数字为 1~9, S10定义为数字0, S11用作于是确认按键, S12用作于是取消按键 《《《 S13~S16,我们不去进行使用
unsigned char KeyNum;        // 全局变量初始化默认为:0
unsigned int Password,Count; // 如果用6位数字的密码就会超出这个 unsigned int 的一个数值的范围了 0~65535, Count作用:计次,防止输入过多的密码
 
int main(void)
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Password:");
	while(1)
	{
		KeyNum=MatrixKey();
		if(KeyNum)
		{
			if(KeyNum<=10)	//如果S1~S10按键按下，输入密码
			{  
				if(Count<4)	  //如果输入次数小于4
				{
					Password*=10;				        //密码左移一位 : Password = Password * 10
                    //获取一位密码 : Password = password + KeyNum % 10, 1~9取模10还是为原来的数字~ 获取密码用取模%运算符然后进行赋值
					Password+=KeyNum%10;		    
					Count++;	 //计次加一
				} 
                //更新显示   0000 0000 输入第一次(1) 显示0001 》》》 0001 0010 输入第二次(2) 显示0012
				LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	
			}
			if(KeyNum==11)	//如果S11按键按下，确认 ----注意:这里不进行消抖的原因是:模块化编程的时候已经进行消抖了
			{
				if(Password==2345)	//如果密码等于正确密码 --------------------------- 定义密码
				{
					LCD_ShowString(1,14,"OK ");	// 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				//否则
				{
					LCD_ShowString(1,14,"ERR");	//显示ERR
					Password=0;		// 密码清零
					Count=0;		  // 计次清零
					LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	//更新显示
				}
			}
			if(KeyNum==12)	//如果S12按键按下，取消
			{
				Password=0;		// 密码清零
				Count=0;		 // 计次清零
				LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	//更新显示
			}
		}
	}
}