單片機(jī)矩陣鍵盤掃描驅(qū)動(dòng)程序與電路分析

ID:446156 · 發(fā)表于 2021-11-15 14:47

矩陣鍵盤的掃描原理很多教材都介紹過，在這里再贅述一遍。
以4X4鍵盤為例，首先按照下圖制作電路。

然后將HOR1-HOR4連接到單片機(jī)的輸入引腳上去；LON1-LON4連接到單片機(jī)的開漏輸出引腳上去，注意這4個(gè)引腳必須設(shè)置為開漏模式！
程序上首先將LON1所連接的IO輸出低電平其余3個(gè)IO輸出高電平，同時(shí)檢測(cè)HOR1-HOR4的電平來獲取K1-K4的按鍵狀態(tài)；然后將LON2所連接的IO輸出低電平其余3個(gè)IO輸出高電平，同時(shí)檢測(cè)HOR1-HOR4的電平來獲取K5-K8的按鍵狀態(tài)；依次類推。
但是這個(gè)電路是有BUG的，比如同時(shí)按下K1、K5和K6，當(dāng)LON1為低電平的時(shí)HOR1檢測(cè)到是低電平?jīng)]有問題；因?yàn)镵2沒有被按下所以我們希望HOR2是高電平，但是由于K1、K5、K6同時(shí)按下電流從VCC通過R2再通過K6再通過K5再通過K1流到LON1，所以實(shí)際上HOR2也是低電平這時(shí)候程序就認(rèn)為K2被按下了導(dǎo)致出錯(cuò)。

解決這個(gè)問題很簡(jiǎn)單只需要在合適的位置加一個(gè)二極管，利用其單向?qū)щ娦宰钃蹼娏骺缌辛鲃?dòng)就行了。

好了，接下來是單片機(jī)代碼時(shí)間

#ifndef __Key_matrix_H
#define __Key_matrix_H
#include "gpio.h"
#include "gpio_bool.h"
/*務(wù)必把這4個(gè)輸出IO設(shè)置為上拉輸入*/
#define KEY_HOR1 PAin(7)
#define KEY_HOR2 PAin(6)
#define KEY_HOR3 PAin(5)
#define KEY_HOR4 PAin(4)
/*務(wù)必把這4個(gè)輸出IO設(shè)置為開漏*/
#define KEY_LON1 PBout(0)
#define KEY_LON2 PCout(5)
#define KEY_LON3 PCout(4)
#define KEY_LON4 PCout(3)
#define KEY_PRESS_TIME 20//消抖常數(shù)
#define KEY_LONG_PRESS_TIME 3000//單個(gè)按鍵長(zhǎng)按閾值3s
/*通過讀取(只讀)這三個(gè)變量即可獲得按鍵的單按、長(zhǎng)按和組合鍵信息*/
extern volatile uint16_t Key_Phy_Num;
extern volatile uint8_t Key_Pulse_Num;
extern volatile uint16_t Key_LP_Num;
typedef enum
{
KPL_DISABLE=0,
KPL_ENABLE
}K_L_P;//按鍵的長(zhǎng)按狀態(tài)
typedef struct
{
K_L_P KEY_LONG_PRESS;
uint16_t KeyOpenCount;
uint8_t KOC_EN;
uint16_t KeyCloseCount;
uint8_t KCC_EN;
}Key_Para;
exter Key_Par Key_1,Key_2,Key_3,Key_4,Key_5,Key_6,Key_7,Key_8,Key_9,Key_10,Key_11,Key_12,Key_13,Key_14,Key_15,Key_16;
void Clear_Key_Pulse_Num(void);//當(dāng)讀取完Key_Pulse_Num后調(diào)用
void KeyCount_Run(void);//在1ms滴答里調(diào)用
void Key_Scan(void);//大循環(huán)或者滴答里邊都行
#endif

復(fù)制代碼

#include "Key_matrix.h"
Key_Par Key_1,Key_2,Key_3,Key_4,Key_5,Key_6,Key_7,Key_8,Key_9,Key_10,Key_11,Key_12,Key_13,Key_14,Key_15,Key_16;
volatile uint16_t Key_Phy_Num=0; //Key_Phy_Num每一個(gè)bit代表一個(gè)按鍵的狀態(tài)
volatile uint8_t Key_Pulse_Num=0;//當(dāng)某一個(gè)按鍵從按下到彈起的過程中(非長(zhǎng)按)始終只有該按鍵被操作，則Key_Pulse_Num被修改為該鍵的序號(hào)
volatile uint16_t Key_LP_Num=0; //Key_LP_Num每一個(gè)bit代表一個(gè)按鍵的長(zhǎng)按狀態(tài)
uint8_t KeyCom=0;//組合鍵是否出現(xiàn)
static void Key_Num_Read(Key_Para* Key,uint16_t KPN,uint8_t Pulse,uint8_t Key_Hor)
{
if(Key_Hor == 0)
{
Key->KOC_EN=0;//按鍵按下立即清除(松開)計(jì)數(shù)
if(Key->KeyCloseCount > KEY_PRESS_TIME)
{
/*消抖方法為檢測(cè)到按鍵被(持續(xù))按下超過20ms*/
Key_Phy_Num|=KPN;//消抖完畢后記錄被按下的按鍵的鍵值
if(Key->KeyCloseCount > KEY_LONG_PRESS_TIME)
{
/*檢測(cè)到按鍵被(持續(xù))按下超過3秒*/
Key->KEY_LONG_PRESS=KPL_ENABLE;
Key_LP_Num|=KPN;
Key->KCC_EN=0;
}
else
{
/*時(shí)間不夠啟動(dòng)計(jì)數(shù)*/
Key->KCC_EN=1;
}
}
else
{
/*時(shí)間不夠啟動(dòng)計(jì)數(shù)*/
Key->KCC_EN=1;
}
}
else
{
Key->KCC_EN=0;//按鍵松開立即清除(按下)計(jì)數(shù)
if(Key->KeyOpenCount > KEY_PRESS_TIME)
{
if((Key_Phy_Num==KPN)&&(KeyCom==0)&&(Key->KEY_LONG_PRESS!=KPL_ENABLE))
{
//按鍵被按下過&&非長(zhǎng)按&&不是在組合鍵周期,該按鍵釋放時(shí)發(fā)出生命周期為直到被讀取或者直到有新按鍵被按下的脈沖
Key_Pulse_Num=Pulse;
}
//清除該位
Key_Phy_Num&=(~KPN);
Key_LP_Num&=(~KPN);
/*檢測(cè)到(持續(xù))松開20ms*/
Key->KEY_LONG_PRESS=KPL_DISABLE;
Key->KOC_EN=0;
}
else
{
Key->KOC_EN=1;
}
}
}
/********************************************************/
static void Key_Count(Key_Para *Key)
{
if(Key->KOC_EN==0)
{
Key->KeyOpenCount=0;
}
else if(Key->KeyOpenCount>=50000)
{
Key->KeyOpenCount=50000;
}
else
{
Key->KeyOpenCount++;
}
if(Key->KCC_EN==0)
{
Key->KeyCloseCount=0;
}
else if(Key->KeyCloseCount>=50000)
{
Key->KeyCloseCount=50000;
}
else
{
Key->KeyCloseCount++;
}
}
/********************************************************/
void Clear_Key_Pulse_Num(void)
{
Key_Pulse_Num=0;
}
/********************************************************/
void KeyCount_Run(void)
{
Key_Count(&Key_1);
Key_Count(&Key_2);
Key_Count(&Key_3);
Key_Count(&Key_4);
Key_Count(&Key_5);
Key_Count(&Key_6);
Key_Count(&Key_7);
Key_Count(&Key_8);
Key_Count(&Key_9);
Key_Count(&Key_10);
Key_Count(&Key_11);
Key_Count(&Key_12);
Key_Count(&Key_13);
Key_Count(&Key_14);
Key_Count(&Key_15);
Key_Count(&Key_16);
}
/********************************************************/
static void Recognition_KeyCombination(void)
{
uint8_t i=0,j=0;
uint16_t Data=0;
Data=Key_Phy_Num;
for(i=0;i<16;i++)
{
if(Data&0x8000)
{
j++;
}
Data<<=1;
}
/*發(fā)現(xiàn)多個(gè)bit為1，那指定多個(gè)按鍵按下了*/
if(j>1)
{
KeyCom=1;
}
/*一切歸于平靜，又是一個(gè)因果循環(huán)*/
if(Key_Phy_Num==0x0)
{
KeyCom=0;
}
}
/********************************************************/
void Key_Scan(void)
{
static uint8_t ScanCount=0;
Recognition_KeyCombination();
switch(ScanCount)
{
case 0:
{
KEY_LON1=0;KEY_LON2=1;KEY_LON3=1;KEY_LON4=1;
Key_Num_Read(&Key_1,(uint16_t)0x0001 ,1,KEY_HOR1);
Key_Num_Read(&Key_2,(uint16_t)0x0001<<1,2,KEY_HOR2);
Key_Num_Read(&Key_3,(uint16_t)0x0001<<2,3,KEY_HOR3);
Key_Num_Read(&Key_4,(uint16_t)0x0001<<3,4,KEY_HOR4);
KEY_LON1=1;KEY_LON2=0;KEY_LON3=1;KEY_LON4=1;
ScanCount++;
}break;
case 1:
{
KEY_LON1=1;KEY_LON2=0;KEY_LON3=1;KEY_LON4=1;
Key_Num_Read(&Key_5,(uint16_t)0x0001<<4,5,KEY_HOR1);
Key_Num_Read(&Key_6,(uint16_t)0x0001<<5,6,KEY_HOR2);
Key_Num_Read(&Key_7,(uint16_t)0x0001<<6,7,KEY_HOR3);
Key_Num_Read(&Key_8,(uint16_t)0x0001<<7,8,KEY_HOR4);
KEY_LON1=1;KEY_LON2=1;KEY_LON3=0;KEY_LON4=1;
ScanCount++;
}break;
case 2:
{
KEY_LON1=1;KEY_LON2=1;KEY_LON3=0;KEY_LON4=1;
Key_Num_Read(&Key_9 ,(uint16_t)0x0001<<8 , 9,KEY_HOR1);
Key_Num_Read(&Key_10,(uint16_t)0x0001<<9 ,10,KEY_HOR2);
Key_Num_Read(&Key_11,(uint16_t)0x0001<<10,11,KEY_HOR3);
Key_Num_Read(&Key_12,(uint16_t)0x0001<<11,12,KEY_HOR4);
KEY_LON1=1;KEY_LON2=1;KEY_LON3=1;KEY_LON4=0;
ScanCount++;
}break;
case 3:
{
KEY_LON1=1;KEY_LON2=1;KEY_LON3=1;KEY_LON4=0;
Key_Num_Read(&Key_13,(uint16_t)0x0001<<12,13,KEY_HOR1);
Key_Num_Read(&Key_14,(uint16_t)0x0001<<13,14,KEY_HOR2);
Key_Num_Read(&Key_15,(uint16_t)0x0001<<14,15,KEY_HOR3);
Key_Num_Read(&Key_16,(uint16_t)0x0001<<15,16,KEY_HOR4);
KEY_LON1=0;KEY_LON2=1;KEY_LON3=1;KEY_LON4=1;
ScanCount=0;
}break;
default:
{
ScanCount=0;
}break;
}
}

復(fù)制代碼

ID:859897 · 發(fā)表于 2021-11-24 09:53

優(yōu)秀啊

ID:989232 · 發(fā)表于 2021-12-14 21:09

牛啊，確實(shí)不錯(cuò)

ID:872412 · 發(fā)表于 2022-3-1 11:54

矩陣代碼需要寫這么多么

，寫過一次記得沒幾句

ID:214914 · 發(fā)表于 2022-3-20 20:11

講的很好，通俗易懂

ID:1014835 · 發(fā)表于 2022-4-2 11:52

矩陣代碼需要寫這么多么，寫過一次記得沒幾句

ID:1015352 · 發(fā)表于 2022-4-3 11:17

so nice

ID:1064915 · 發(fā)表于 2023-8-28 15:04

在51用，程序怎么改

ID:371734 · 發(fā)表于 2024-3-15 21:35

牛啊，確實(shí)不錯(cuò)

ID:446156 · 發(fā)表于 2024-11-4 08:21

關(guān)于驅(qū)動(dòng)如何修改成51用，第一搞一個(gè)1ms的中斷，用定時(shí)器也行在大循環(huán)里記個(gè)數(shù)模擬1ms周期也行不需要太準(zhǔn)確。第二把8個(gè)IO的宏改成51的IO，比如把#define KEY_HOR1 PAin(7)改成#define KEY_HOR1 P1^0；并按照注釋來配置輸入輸出狀態(tài)。第三把uint8_t改成unsigned char，uint16_t改成unsigned int。第四把#include "gpio.h"#include "gpio_bool.h"刪掉換上51的頭文件

ID:349276 · 發(fā)表于 2024-11-6 10:14

學(xué)習(xí)來著，空了研究一下。

ID:446156 · 發(fā)表于 2025-3-11 09:24

op5726170 發(fā)表于 2022-3-1 11:54
矩陣代碼需要寫這么多么，寫過一次記得沒幾句

這么多年了，我忍住不懟你。矩陣驅(qū)動(dòng)確實(shí)可以寥寥幾行就能實(shí)現(xiàn)，但是你寫的那玩意有幾個(gè)功能？估計(jì)連消抖都沒有，更別說隨意擴(kuò)展、跨平臺(tái)移植、識(shí)別長(zhǎng)短按以及松手后的事件觸發(fā)

ID:349276 · 發(fā)表于 2025-3-17 15:04

qinlu123 發(fā)表于 2025-3-11 09:24
這么多年了，我忍住不懟你。矩陣驅(qū)動(dòng)確實(shí)可以寥寥幾行就能實(shí)現(xiàn)，但是你寫的那玩意有幾個(gè)功能？估計(jì)連消抖 ...

嘿嘿，還可以搞組合鍵

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單片機(jī)矩陣鍵盤掃描驅(qū)動(dòng)程序與電路分析

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