C51--06---矩阵键盘
一、矩阵键盘
1.定义：
4X4 16个按键组成，以矩阵的方式进行连接，叫做矩阵键盘；
2.优势
将按键排列成矩阵形式，两端都接在I/O口上，可以减少I/O口的占用；
注： 独立按键的模式，将一端集中接在GND上，另一端单独引出一个I/O口，这样当按键比较多时，就会占用很多I/O口；
3.读取方式
采用逐行、逐列的“扫描”，就可以读出任何位置按键的状态。
二、扫描的概念
1.数码管扫描（输出扫描）
-
原理：
显示 第一位--第二位--第三位--.... 快速循环此过程，
由于MCU速度非常快 利用余晖和人眼视觉差 达到所有数码管同时显示的错觉。输出扫描： 数码管：MCU I/O口 一直向数码管 输出数据 然后不断进行扫描 显示
2.矩阵按键扫描（输入扫描）
-
原理：
读取 第一行（列）--第二行（列）--第三行（列）--.... 快速循环此过程，
由于MCU速度非常快 最终实现所有按键同时检测的效果。输入扫描： 矩阵按键：按键值一直更新状态 向MCU输入数据 即MCU I/O口 不断读取矩阵按键的状态，MCU根据返回的数据 进行相应 的另外外设的操作。
3.扫描的目的：为了节省I/O口
扫描很广泛的应用于 显示器 扫描，例如1920X1080 采用矩阵扫描的方式，只需要1920+1080个IO口即可 非常节省I/O口
三、单片机扫描矩阵键盘的两种方式
1.逐行扫描
逐行扫描示意图：
---P14-P17 扫描哪行 就赋值0 (P17-P14 逐行赋值0)
---然后顺序读取P10-P13的状态，0表示按下 1表示未按下
---逐行循环前两个操作 完成逐行扫描
注：一次只能扫描一行（列）不可同时赋值0
2.逐列扫描
逐列扫描示意图：
---P10-P13 轮流进行列扫描
---然后顺序读取P14-P17的状态，0表示按下 1表示未按下
---逐行循环前两个操作 完成逐列扫描
注：一次只能扫描一行（列）不可同时赋值0
```
本开发板问题：P15口连接了蜂鸣器 在逐行扫描的过程中由于引脚冲突，蜂鸣器会一直响 而且关不掉，所以此次选择逐列扫描。
```
四、实例1：读取矩阵键盘的键码值
1、矩阵扫描函数
点击查看代码
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
/**
* @brief 读取 矩阵按键 键码值 (逐列扫描)
* @param 无
* @retval KeyNumber
* 如果按下不放 就会一直在此函数循环 放开按键 会返回键码值 如果没有按下任何按键 则返回0；
*/
unsigned int MatrixKey()
{
unsigned int KeyNumber=0;
P1=0xFF; //将P1 I/O 初始化 “1 无效 0有效”
P1_3=0;
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; //将P1 I/O 初始化 “1 无效 0有效”
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; //将P1 I/O 初始化 “1 无效 0有效”
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; //将P1 I/O 初始化 “1 无效 0有效”
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; //一定要将键码值返回
}
2、键码值读取显示函数
点击查看代码
#include <REGX52.H>
#include "MatrixKey.h"
#include "LCD1602.h"
unsigned int MatrixNum;
void main()
{
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"MatrixKey:");
while(1)
{
MatrixNum=MatrixKey();
if(MatrixNum){ //如果不对其进行判断，会一直扫描 这样00也会一直显示 由于扫描速度过快 就会看不到效果
LCD_ShowNum(2,1,MatrixNum,2);
}
}
}
五、实例2：矩阵键盘密码锁
main函数中：逻辑代码
点击查看代码
/*
矩阵键盘密码锁 小项目实现
使用驱动代码：
1.LCD1602显示
2.延迟函数
3.矩阵键盘扫描驱动
*/
#include <REGX52.H>
#include "MatrixKey.h"
#include "LCD1602.h"
unsigned int MatrixNum;
unsigned int PassWord;
unsigned int PassWord_Right=1108;
unsigned char Count;
void main()
{
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"PassWord:");
while(1)
{
MatrixNum=MatrixKey();
if(MatrixNum){ //如果不对其进行判断，会一直扫描 这样00也会一直显示 由于扫描速度过快 就会看不到效果
//密码区键值设置：实现密码输入
if(MatrixNum<=10){
if(Count<4){ //限制密码个数为4个
PassWord=PassWord*10+ MatrixNum%10; //显示4位密码
LCD_ShowNum(2,1,PassWord,4);
Count++;
}
}
// OK键 功能实现：判断密码是否正确 并作出反应
if(MatrixNum==11){
if(PassWord==PassWord_Right){
LCD_ShowString(1,14,"OK ");
}else{
LCD_ShowString(1,14,"ERR");
}
Count=0;
PassWord=0;
LCD_ShowNum(2,1,PassWord,4);
}
// 取消键 实现数据清零
if(MatrixNum==12){
Count=0;
PassWord=0;
LCD_ShowNum(2,1,PassWord,4);
LCD_ShowString(1,14," ");
}
}
}
}
六、补充知识：单片机I/O口
1、单片机I/O口的工作模式：
（1） 准双向口/弱上拉
准双向口/弱上拉模式：
不需要重新配置I/O口的输出状态，就可以控制输入输出状态的切换；
因为0 低电平的驱动比较强 1 高电平的驱动能力比较弱，如果外部不干预，输出为1时，就是1所对应的状态（输出模式）；
但如果想改变为0对应的状态 此时我们并不需要重新更改I/O的值，而是直接使用外部装置 就可以将其拉低 变为0（此时相当于输入模式）。
注意：独立按键： 接到低电平上 检测0；而非接到高电平 检测1；原因就是：单片机是弱上拉模式
如下图：
内部接高电平 但当外部接地时，此时如果I/O口去进行读数据 那此时读取的是0 而非1 （内部高电平弱）
注：
本开发板 P1/P2/P3 都是弱上拉的工作模式 P0接了一个电阻 也可以看做弱上拉模式；
MCU I/O口: 双向口输出配置 ，同一个I/O 口既可以读出数据，也可以写入数据;
（2） 仅为输入（高阻）
（3） 开漏输出
七、配置固定模版代码
浙公网安备 33010602011771号