单片机矩阵按键设计方法的实现
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一、原理
如果我们每个按键用两个位表示，那么一组端口8只引脚则可以实现C82=16个按键的输入。按键4×4布置，按键的键位表示为行和列的交点，同样可以准确的表示按键输入。
二、设计步骤
1. 设计电路。
按键布置为4行×4列。P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别连接第1、2、3、4行按键，P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别连接第4、3、2、1列按键。
当某一按键被按下时，对应的行和列对应的引脚被接通而发生变化。由于每一个按键对应了唯一的行列，因此可以精确确定按键的位置。
2. 程序设计的思路。
逐行输出低电平，其它引脚输出高电平。对于输出低电平每一行，如果某一列有按键被按下，则对应的引脚会被下拉为低电平。检测低电平所在的位置，即可得到按键所在列。行和列都确定的情况下，即得到按键的所处位置。
本设计中，程序功能设计为当按下某一按键时，动态数码管上显示按键所在行列。
3. 行和列的按键编码
（1）扫描检测行时P1输出的编码
| 正在检测的行 | P1输出 | |||||
| P1.3 | P1.2 | P1.1 | P1.0 | 二进制编码 | 十六进制编码 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 11111110 | 0xFE |
| 2 | 1 | 1 | 0 | 1 | 11111101 | 0xFD |
| 3 | 1 | 0 | 1 | 1 | 11111011 | 0xFB |
| 4 | 0 | 1 | 1 | 1 | 11110111 | 0xF7 |
（2）检测时编码所对应的列
| P1输入 | 被按下按键对应的列 | |||||
| P1.7 | P1.6 | P1.5 | P1.4 | 二进制编码 | 十六进制编码* | |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1110 | 0xEX | 4 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1101 | 0xDX | 3 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1011 | 0xBX | 2 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0111 | 0x7X | 1 |
| *X表示因所在行不同，数值有所变化。 |
4. 程序设计
（1）列数的检测
/**
* @brief 获取按键所在列
*
* @return 返回1-4或F。F表示无按键。
*/
UCHAR getColumn()
{
UCHAR tmp = P1;
tmp = tmp >> 4; // 请结合P1输入表思考：这是什么操作？
switch (tmp)
{
case 0xF /* 0b1111 */:
return 0xf;
case 0xE /* 0b1110 */:
return 4;
case 0xD /* 0b1101 */:
return 3;
case 0xB /* 0b1011 */:
return 2;
case 0x7 /* 0b0111 */:
return 1;
}
}（2）行数和按键的检测
/**
* @brief 扫描输入的按键并将序号显示在数码管上。
*
*/
void inputKeyScan()
{
UCHAR row = 0x10, column = 0x10;
UCHAR i;
const UCHAR rows[] = {0xFE, 0xFD, 0xFB, 0xF7};
delayNms (20); // 消除抖动
for (i = 0; i < 4; i++)
{
P1 = rows[i];
if (getColumn() != 0xf)
{
row = 0x10, column = 0x10;
row = i + 1;
column = getColumn();
display4N(0x10, 0x10, row, column);
}
}
display4N(0x10, 0x10, 0x10, 0x10); // 请思考这是为什么？
}（3）主函数调用
/**
* @brief 主函数
*
*/
void main()
{
P1 = 0xFF;
while (1)
{
inputKeyScan();
}
}三、用到的其它函数
分别在4个数码管上显示数字的函数
/**
* @brief 分别在4根数码管上显示数字。每个数字的范围都是0-F。
*
* @param n1 第一个数码管上显示的数字。
* @param n2 第二个数码管上显示的数字。
* @param n3 第三个数码管上显示的数字。
* @param n4 第四个数码管上显示的数字。
*/
void display4N(UCHAR n1, UCHAR n2, UCHAR n3, UCHAR n4)
{
P2 = 0x01; // 选择第一个数码管
if (n1 >= 0 && n1 < 0x10)
P0 = HexBCD[n1]; // 显示n1
else
P0 = 0xFF;
delayNms(5);
P2 = 0x02; // 选择第二个数码管
if (n2 >= 0 && n2 < 0x10)
P0 = HexBCD[n2]; // 显示n2
else
P0 = 0xFF;
delayNms(5);
P2 = 0x04; // 选择第三个数码管
if (n3 >= 0 && n3 < 0x10)
P0 = HexBCD[n3]; // 显示n3
else
P0 = 0xFF;
delayNms(5);
P2 = 0x08; // 选择第四个数码管
if (n4 >= 0 && n4 < 0x10)
P0 = HexBCD[n4]; // 显示n4
else
P0 = 0xFF;
delayNms(5);
}到此，相信大家对“单片机矩阵按键设计方法的实现”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！
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