51单片机矩阵键盘扫描及使用方法 |
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51单片机矩阵键盘扫描及使用方法
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一、矩阵键盘简介
矩阵键盘，也称矩阵按键，是为了节约单片机IO口占用所引入的一种外设。
（图片截取至普中A2开发板原理图）
（图片截取至普中A2开发板实物图） 我们知道，一个独立按键需要1个IO口。但是如果我们需要大量的按键，则需要大量的IO口，但是单片机现有的IO口并不能很好的满足，所以引入矩阵键盘。 二、矩阵键盘扫描原理从独立按键到矩阵按键 1.独立按键回顾 上图的矩阵键盘共16个按键（4行×4列），先回到原来的一个独立按键分析。
首先分析独立按键的原理图连接方式（如上图），以按键K1为例，按键K1一端连接到单片机的P3.1口，另一端接地（GND）。当按键K1被按下时，GND直接就连到P3.1。所以当K1被按下时，P3.1口为低电平。我们只需要判断P3.1口是否为低电平，即可判断K1是否被按下。 2.矩阵按键扫描思路
先分析矩阵按键的IO连线，有以下特征： P17~P14这四个IO口连接了每一行矩阵键盘P13~P10这四个IO口连接了每一列矩阵键盘矩阵键盘扫描共有两种扫描方式： 逐行扫描逐列扫描先分析逐行扫描，根据键盘被按下时,IO口为低电平这个特性。我们可以这样检测第一行： 给除第一行之外的其他行给高电平，防止其影响我们接下来的低电平检测给第一行送低电平0依次检测每一列的IO口电平（P13~P10），当出现低电平时，说明第一行的这一列的这个按键就被按下。结合下图很好理解：
要检测第一行，给其他行赋值高电平。假设S2被按下了，那么P17的低电平会顺着绿色路线通到S2的另一端IO口（P12），只要检测出P12为低电平，那么就可以得出结论：K2被按下 按照这个思路，继续依次检测其他行即可。 总结： 按行扫描 给第1到第4行要扫描的行置0，其余行置1。然后对每一列进行读取，读出低电平的列则可以判断该行该列的按键被按下。 IO口电平（P17~P14：每行对应IO的口）检测的行若第K列IO口测出低电平0 1 1 1一第一行第K列被按下1 0 1 1 二第二行第K列被按下1 1 0 1三第三行第K列被按下1 1 1 0四第四行第K列被按下按列扫描的结果类似： IO口电平（P13~P10：每行对应IO的口）检测的列若第K行IO口测出低电平0 1 1 1一第K行第一列被按下1 0 1 1 二第K行第二列被按下1 1 0 1三第K行第三列被按下1 1 1 0四第K行第四列被按下 三、编程验证1、先给出一些引脚定义 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define led P0 //IO口位选 sbit wei1=P2^2; sbit wei2=P2^3; sbit wei3=P2^4; //定义行引脚 sbit hang1=P1^7; sbit hang2=P1^6; sbit hang3=P1^5; sbit hang4=P1^4; //定义列引脚 sbit lie1=P1^3; sbit lie2=P1^2; sbit lie3=P1^1; sbit lie4=P1^0;2、按行扫描代码： //扫描第一行的各列 P1|=0xff;//IO口全部初始化为高电平 hang1=0;//第一行设置为低电平 if(lie1==0)//检测第一列是否为低电平（按键是否被按下） { Delay10ms();//延时消抖 if(lie1==0) { while(lie1==0); key=1;//确认被按下，保存键值 } } //下面依次扫描第二、三和第四列，方法类似 if(lie2==0) { Delay10ms(); if(lie2==0) { while(lie2==0); key=2; } } if(lie3==0) { Delay10ms(); if(lie3==0) { while(lie3==0); key=3; } } if(lie4==0) { Delay10ms(); if(lie4==0) { while(lie4==0); key=4; } }第二行，第三行、第四行扫描的方法类似 只需把 if 判断改成对应的行，键值改为对应的键值即可 3.总代码 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define led P0 sbit wei1=P2^2; sbit wei2=P2^3; sbit wei3=P2^4; sbit hang1=P1^7; sbit hang2=P1^6; sbit hang3=P1^5; sbit hang4=P1^4; sbit lie1=P1^3; sbit lie2=P1^2; sbit lie3=P1^1; sbit lie4=P1^0; void play(int a); void Delay10ms(); int scan(); uchar code smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00}; int key=0; int x; void main() { while(1) { play(scan()); } } void play(int a) { x=a; wei1=0; wei2=0; wei3=0; led=smg[x]; Delay10ms(); } int scan() { P1|=0xff; hang1=0; if(lie1==0) { Delay10ms(); if(lie1==0) { while(lie1==0); key=1; } } if(lie2==0) { Delay10ms(); if(lie2==0) { while(lie2==0); key=2; } } if(lie3==0) { Delay10ms(); if(lie3==0) { while(lie3==0); key=3; } } if(lie4==0) { Delay10ms(); if(lie4==0) { while(lie4==0); key=4; } } P1|=0xff; hang2=0; if(lie1==0) { Delay10ms(); if(lie1==0) { while(lie1==0); key=5; } } if(lie2==0) { Delay10ms(); if(lie2==0) { while(lie2==0); key=6; } } if(lie3==0) { Delay10ms(); if(lie3==0) { while(lie3==0); key=7; } } if(lie4==0) { Delay10ms(); if(lie4==0) { while(lie4==0); key=8; } } P1|=0xff; hang3=0; if(lie1==0) { Delay10ms(); if(lie1==0) { while(lie1==0); key=9; } } if(lie2==0) { Delay10ms(); if(lie2==0) { while(lie2==0); key=10; } } if(lie3==0) { Delay10ms(); if(lie3==0) { while(lie3==0); key=11; } } if(lie4==0) { Delay10ms(); if(lie4==0) { while(lie4==0); key=12; } } P1|=0xff; hang4=0; if(lie1==0) { Delay10ms(); if(lie1==0) { while(lie1==0); key=13; } } if(lie2==0) { Delay10ms(); if(lie2==0) { while(lie2==0); key=14; } } if(lie3==0) { Delay10ms(); if(lie3==0) { while(lie3==0); key=15; } } if(lie4==0) { Delay10ms(); if(lie4==0) { while(lie4==0); key=0; } } return key; } void Delay10ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; i = 18; j = 235; do { while (--j); } while (--i); } 四、课后作业（矩阵键盘计算器）题目：请你利用矩阵按键和数码管来设计一个计算器，能够实现简单的四则整数运算和清零操作 |
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