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嵌入式开发学习（STC51-7-矩阵按键）

news 2025/7/7 1:19:26

内容

按下S1-S16键，对应数码管最左边显示0-F

矩阵按键简介

独立按键与单片机连接时，每一个按键都需要单片机的一个I/O 口，若某单片机系统需较多按键，如果用独立按键便会占用过多的I/O口资源；而单片机
系统中I/O口资源往往比较宝贵，当用到多个按键时为了减少I/O口引脚，引入了矩阵按键；

以4*4矩阵键盘为例，键排成4行4列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线，这样便一共有4行4列共8根线，我们将这8根线连接到单片机的8个I/O口上，通过程序扫描键盘就可检测16个键；

用这种方法也可实现3行3列9个键、5行5列25个键、6行6列36个键甚至更多；

无论是独立键盘还是矩阵键盘，单片机检测其是否被按下的依据都是一样的，也就是检测与该键对应的I/O口是否为低电平；

独立键盘有一端固定为低电平，此种方式编程比较简单；而矩阵键盘两端都与单片机I/O口相连，因此在检测时需编程通过单片机I/O口送出低电平；

检测方法有多种，最常用的是行列扫描和线翻转法：

行列扫描法检测时，（可以看作是每次把一列当作独立按键来检测）依次送一列为低电平，其余几列全为高电平（行全为高电平），如果检测到该列有行电平变低，即该列有按键按下，就可以确定列，然后立即检测该行哪列为低电平，则可确定行，这样我们就可确认当前被按下的键是哪一行哪一列的；当然我们也可以依次将行线置低电平（其余行列为高电平），扫描列是否有低电平；
线翻转法，就是使所有行线为低电平时，检测所有列线是否有低电平，如果有，就记录列线值；然后再翻转，使所有列线都为低电平，检测所有行线的值，由于有按键按下，行线的值也会有变化，记录行线的值；得到的行列值就是按下的按键；

矩阵键盘也少不了按键消抖的环节；

原理图

线路图
在这里插入图片描述
由线路图可知，P17-14控制行，P13-10控制列

思路

使用行列扫描法，每次把一列当作独立按键来检测，依次让每列为低电位，如果某列有行变为低电位，则该行和列即是按下的按键；

注意消抖；

编码

main.c

/** @Description: 矩阵按键-按下S1-S16键，对应数码管最左边显示0-F*/
#include "reg52.h"typedef unsigned int u16; // 对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;#define KEY_MATRIX_PORT P1 // 使用宏定义矩阵按键控制口#define SMG_A_DP_PORT P0 // 使用宏定义数码管段码口// 共阴极数码管显示0~F的段码数据
u8 gsmg_code[17] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};/*** @description: 延时函数（循环一次大约10us）* @param {u16} ten_us* @return {*}*/
void delay_10us(u16 ten_us)
{while (ten_us--);
}/*** @description: 使用行列式扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值* @return {u8} key的键值*/
u8 key_matrix_ranks_scan(void)
{u8 key_value = 0;KEY_MATRIX_PORT = 0xf7;		 // 给第一列赋值0，其余全为1if (KEY_MATRIX_PORT != 0xf7) // 判断第一列按键是否按下（如果有按键按下，即其中有行变为低位，则两边就不相等）{delay_10us(1000);		 // 消抖switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存第一列按键按下后的键值{case 0x77:key_value = 1;break;case 0xb7:key_value = 5;break;case 0xd7:key_value = 9;break;case 0xe7:key_value = 13;break;}}while (KEY_MATRIX_PORT != 0xf7); // 等待按键松开KEY_MATRIX_PORT = 0xfb;		 // 给第二列赋值0，其余全为1if (KEY_MATRIX_PORT != 0xfb) // 判断第二列按键是否按下{delay_10us(1000);		 // 消抖switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存第二列按键按下后的键值{case 0x7b:key_value = 2;break;case 0xbb:key_value = 6;break;case 0xdb:key_value = 10;break;case 0xeb:key_value = 14;break;}}while (KEY_MATRIX_PORT != 0xfb); // 等待按键松开KEY_MATRIX_PORT = 0xfd;		 // 给第三列赋值0，其余全为1if (KEY_MATRIX_PORT != 0xfd) // 判断第三列按键是否按下{delay_10us(1000);		 // 消抖switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存第三列按键按下后的键值{case 0x7d:key_value = 3;break;case 0xbd:key_value = 7;break;case 0xdd:key_value = 11;break;case 0xed:key_value = 15;break;}}while (KEY_MATRIX_PORT != 0xfd); // 等待按键松开KEY_MATRIX_PORT = 0xfe;		 // 给第四列赋值0，其余全为1if (KEY_MATRIX_PORT != 0xfe) // 判断第四列按键是否按下{delay_10us(1000);		 // 消抖switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存第四列按键按下后的键值{case 0x7e:key_value = 4;break;case 0xbe:key_value = 8;break;case 0xde:key_value = 12;break;case 0xee:key_value = 16;break;}}while (KEY_MATRIX_PORT != 0xfe); // 等待按键松开return key_value;
}/*** @description: 使用线翻转扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值* @return {u8} key的键值*/
u8 key_matrix_flip_scan(void)
{static u8 key_value = 0;KEY_MATRIX_PORT = 0x0f;		 // 给所有行赋值0，列全为1if (KEY_MATRIX_PORT != 0x0f) // 判断按键是否按下{delay_10us(1000); // 消抖if (KEY_MATRIX_PORT != 0x0f){// 测试列KEY_MATRIX_PORT = 0x0f;switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存行为0，按键按下后的列值{case 0x07:key_value = 1;break;case 0x0b:key_value = 2;break;case 0x0d:key_value = 3;break;case 0x0e:key_value = 4;break;}// 测试行KEY_MATRIX_PORT = 0xf0;switch (KEY_MATRIX_PORT) // 保存列为0，按键按下后的键值{case 0x70:key_value = key_value;break;case 0xb0:key_value = key_value + 4;break;case 0xd0:key_value = key_value + 8;break;case 0xe0:key_value = key_value + 12;break;}while (KEY_MATRIX_PORT != 0xf0); // 等待按键松开}}elsekey_value = 0;return key_value;
}void main()
{u8 key = 0;while (1){key = key_matrix_ranks_scan();if (key != 0)SMG_A_DP_PORT = gsmg_code[key - 1]; // 得到的按键值减1换算成数组下标对应0-F段码}
}