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蓝桥杯单片机备战（七）矩阵键盘的扫描原理及其应用_矩阵键盘扫描

作者：2023面试高手 | 2024-05-13 13:39:19

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矩阵键盘扫描

1.扫描原理

1.首先还是先观察电路图

我们知道要想控制独立按键的话首先要先使J5跳帽连接到1和2,这时P44和第一列键盘也就是S4~S7连上了

2.那要怎么来实现按键状态的读取呢？我们使用扫描的思想，也就是逐行逐列读取

这里我们选择逐行读取，先读取第一行（也就是S7、S11、S15、S19），先将P30口置低，P31P32P33置高，然后将代表四列的P34P35P42P44置高，此时检测P34P35P42P44口，如果P44是低电平，那么证明S7被按下了，如果P42是低电平，证明S11被按下了，以此类推就检测了所有的按键。

2.代码实现

注意事项！！！！

我们导入的头文件“reg52.h”中并没有对于P4口的定义

我们需要自行查找数据手册来得知P4口寄存器的地址

查找手册得知P4口的地址为C0H，我们需要在头文件或者用户编写的文件中添加这个定义：

这里再补充一个点：“sfr”

SFR全称为：special function register（翻译为：特殊功能寄存器）

在单片机的世界里，并不会识别所谓的“P1”，只会识别P1这个IO口的地址0x90，sfr是用来给这个地址赋予一个名字的，sfr P1 = 0x90，代表的意思就是给地址0x90赋予一个名字P1（有点类似与sbit、define这种东西，有机会会再写一篇笔记来充分认识51单片机bit、sbin、sfr、sfr_16的区别。

  1. #include "reg52.h"
  2.  
  3. sbit R1 = P3^0;//第一行的P3^0口为R1,下面以此类推
  4. sbit R2 = P3^1;
  5. sbit R3 = P3^2;
  6. sbit R4 = P3^3;
  7.  
  8. sbit C1 = P4^4;
  9. sbit C2 = P4^2;
  10. sbit C3 = P3^5;
  11. sbit C4 = P3^4;
  12.  
  13. unsigned char KEY_number = 0;//按键按下标志位
  14.  
  15. void Delay(unsigned char t)		//延时函数
  16. {
  17. 	while(t--)
  18. 	{
  19. 		unsigned char i, j;
  20. 		i = 15;
  21. 		j = 90;
  22. 		do
  23. 		{
  24. 			while (--j);
  25. 		} while (--i);
  26. 	}
  27. }
  28.  
  29. unsigned char code SMG_duanma[18] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,
  30. 																		 
  31.                                      0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0x7f}; // 数码管的断码表
  32. 	
  33.  
  34. void HC138Init(unsigned char n)
  35. {
  36.     switch(n)
  37.     {
  38.         case 4:
  39.             P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;//让Y4输出低电平,此时Y4C为高电平
  40.         break;
  41.         case 5:
  42.             P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0;//让Y5输出低电平,此时Y5C为高电平
  43.         break;
  44.         case 6:
  45.             P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0;//让Y6输出低电平,此时Y6C为高电平
  46.         break;
  47.         case 7:
  48.             P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0;//让Y7输出低电平,此时Y7C为高电平             
  49.         break;                           
  50.     }
  51. }
  52.  
  53. void showSMG(unsigned char position,unsigned char number)  //字符显示函数
  54. {
  55. 	HC138Init(6); // 选通Y6C
  56. 	switch(position)
  57. 	{
  58. 		case 1://第1个位置
  59. 			P0 = 0x01;
  60. 		break;
  61. 		case 2://第2个位置
  62. 			P0 = 0x02;
  63. 		break;
  64. 		case 3://第3个位置
  65. 			P0 = 0x04;
  66. 		break;
  67. 		case 4://第4个位置
  68. 			P0 = 0x08;
  69. 		break;
  70. 		case 5://第5个位置
  71. 			P0 = 0x10;
  72. 		break;
  73. 		case 6://第6个位置
  74. 			P0 = 0x20;
  75. 		break;
  76. 		case 7://第7个位置
  77. 			P0 = 0x40;
  78. 		break;
  79. 		case 8://第8个位置
  80. 			P0 = 0x80;
  81. 		break;
  82. 	}
  83. 	HC138Init(7); // 选通Y7C
  84. 	if(number == '0')  //下面是显示各个字符
  85. 		P0 = SMG_duanma[0];
  86. 	else if(number == '1')
  87. 		P0 = SMG_duanma[1];
  88. 	else if(number == '2')
  89. 		P0 = SMG_duanma[2];
  90. 	else if(number == '3')
  91. 		P0 = SMG_duanma[3];
  92. 	else if(number == '4')
  93. 		P0 = SMG_duanma[4];
  94. 	else if(number == '5')
  95. 		P0 = SMG_duanma[5];
  96. 	else if(number == '6')
  97. 		P0 = SMG_duanma[6];
  98. 	else if(number == '7')
  99. 		P0 = SMG_duanma[7];
  100. 	else if(number == '8')
  101. 		P0 = SMG_duanma[8];
  102. 	else if(number == '9')
  103. 		P0 = SMG_duanma[9];
  104. 	else if(number == 'a')
  105. 		P0 = SMG_duanma[10];
  106. 	else if(number == 'b')
  107. 		P0 = SMG_duanma[11];
  108. 	else if(number == 'c')
  109. 		P0 = SMG_duanma[12];
  110. 	else if(number == 'd')
  111. 		P0 = SMG_duanma[13];
  112. 	else if(number == 'e')
  113. 		P0 = SMG_duanma[14];
  114. 	else if(number == 'f')
  115. 		P0 = SMG_duanma[15];
  116. 	else if(number == '-')
  117. 		P0 = SMG_duanma[16];
  118. 	else if(number == '.')
  119. 		P0 = SMG_duanma[17];
  120. 	
  121. }
  122.  
  123.  
  124. unsigned char KEYscan()//矩阵键盘扫描函数，该函数将返回一个KEY_number，这个变量代表被按下的按键，若KEY_number=4，则代表S4被按下
  125. {
  126. 	/*扫描第一行*/
  127. 	R1 = 0;//先将第一行置低
  128. 	R2 = R3 = R4 = 1;//再将第二三四行置高
  129. 	if(C1 == 0)//第一行第一列按键S7被按下
  130. 	{
  131. 		Delay(20);//按键消抖
  132. 		if(C1 == 0)
  133. 		{
  134. 			while(C1 == 0);//松手检测，松手时C1重新变成高阻态，向下执行
  135. 			Delay(20);//按键消抖
  136. 			KEY_number = 7;//标志位置7			
  137. 		}		
  138. 	}
  139. 	else if(C2 == 0)//第一行第二列按键S11被按下
  140. 	{
  141. 		Delay(20);//按键消抖
  142. 		if(C2 == 0)
  143. 		{
  144. 			while(C2 == 0);//松手检测，松手时C2重新变成高阻态，向下执行
  145. 			Delay(20);//按键消抖
  146. 			KEY_number = 11;//标志位置11
  147. 		}		
  148. 	}
  149. 	
  150. 	else if(C3 == 0)//第一行第三列按键S15被按下
  151. 	{
  152. 		Delay(20);//按键消抖
  153. 		if(C3 == 0)
  154. 		{
  155. 			while(C3 == 0);//松手检测，松手时C3重新变成高阻态，向下执行
  156. 			Delay(20);//按键消抖
  157. 			KEY_number = 15;//标志位置15			
  158. 		}		
  159. 	}
  160. 	else if(C4 == 0)//第一行第四列按键S19被按下
  161. 	{
  162. 		Delay(20);//按键消抖
  163. 		if(C4 == 0)
  164. 		{
  165. 			while(C4 == 0);//松手检测，松手时C4重新变成高阻态，向下执行
  166. 			Delay(20);//按键消抖
  167. 			KEY_number = 19;//标志位置19
  168. 		}		
  169. 	}
  170. 	
  171. 	/*扫描第二行*/
  172. 	R2 = 0;//先将第二行置低
  173. 	R1 = R3 = R4 = 1;//再将第一三四行置高
  174. 	if(C1 == 0)//第二行第一列按键S6被按下
  175. 	{
  176. 		Delay(20);//按键消抖
  177. 		if(C1 == 0)
  178. 		{
  179. 			while(C1 == 0);//松手检测，松手时C1重新变成高阻态，向下执行
  180. 			Delay(20);//按键消抖
  181. 			KEY_number = 6;//标志位置6			
  182. 		}		
  183. 	}
  184. 	else if(C2 == 0)//第二行第二列按键S10被按下
  185. 	{
  186. 		Delay(20);//按键消抖
  187. 		if(C2 == 0)
  188. 		{
  189. 			while(C2 == 0);//松手检测，松手时C2重新变成高阻态，向下执行
  190. 			Delay(20);//按键消抖
  191. 			KEY_number = 10;//标志位置10
  192. 		}		
  193. 	}
  194. 	else if(C3 == 0)//第二行第三列按键S14被按下
  195. 	{
  196. 		Delay(20);//按键消抖
  197. 		if(C3 == 0)
  198. 		{
  199. 			while(C3 == 0);//松手检测，松手时C3重新变成高阻态，向下执行
  200. 			Delay(20);//按键消抖
  201. 			KEY_number = 14;//标志位置14
  202. 		}		
  203. 	}
  204. 	else if(C4 == 0)//第二行第四列按键S18被按下
  205. 	{
  206. 		Delay(20);//按键消抖
  207. 		if(C4 == 0)
  208. 		{
  209. 			while(C4 == 0);//松手检测，松手时C4重新变成高阻态，向下执行
  210. 			Delay(20);//按键消抖
  211. 			KEY_number = 18;//标志位置18
  212. 		}		
  213. 	}
  214. 	
  215. 	/*扫描第三行*/
  216. 	R3 = 0;//先将第三行置低
  217. 	R1 = R2 = R4 = 1;//再将第一二四行置高
  218. 	if(C1 == 0)//第三行第一列按键S5被按下
  219. 	{
  220. 		Delay(20);//按键消抖
  221. 		if(C1 == 0)
  222. 		{
  223. 			while(C1 == 0);//松手检测，松手时C1重新变成高阻态，向下执行
  224. 			Delay(20);//按键消抖
  225. 			KEY_number = 5;//标志位置5			
  226. 		}		
  227. 	}
  228. 	else if(C2 == 0)//第三行第二列按键S9被按下
  229. 	{
  230. 		Delay(20);//按键消抖
  231. 		if(C2 == 0)
  232. 		{
  233. 			while(C2 == 0);//松手检测，松手时C2重新变成高阻态，向下执行
  234. 			Delay(20);//按键消抖
  235. 			KEY_number = 9;//标志位置9
  236. 		}		
  237. 	}
  238. 	else if(C3 == 0)//第三行第三列按键S13被按下
  239. 	{
  240. 		Delay(20);//按键消抖
  241. 		if(C3 == 0)
  242. 		{
  243. 			while(C3 == 0);//松手检测，松手时C3重新变成高阻态，向下执行
  244. 			Delay(20);//按键消抖
  245. 			KEY_number = 13;//标志位置13
  246. 		}		
  247. 	}
  248. 	else if(C4 == 0)//第三行第四列按键S17被按下
  249. 	{
  250. 		Delay(20);//按键消抖
  251. 		if(C4 == 0)
  252. 		{
  253. 			while(C4 == 0);//松手检测，松手时C4重新变成高阻态，向下执行
  254. 			Delay(20);//按键消抖
  255. 			KEY_number = 17;//标志位置17
  256. 		}		
  257. 	}
  258. 	
  259. 	/*扫描第四行*/
  260. 	R4 = 0;//先将第四行置低
  261. 	R1 = R2 = R3 = 1;//再将第一二三行置高
  262. 	if(C1 == 0)//第四行第一列按键S4被按下
  263. 	{
  264. 		Delay(20);//按键消抖
  265. 		if(C1 == 0)
  266. 		{
  267. 			while(C1 == 0);//松手检测，松手时C1重新变成高阻态，向下执行
  268. 			Delay(20);//按键消抖
  269. 			KEY_number = 4;//标志位置4
  270. 		}		
  271. 	}
  272. 	else if(C2 == 0)//第四行第二列按键S8被按下
  273. 	{
  274. 		Delay(20);//按键消抖
  275. 		if(C2 == 0)
  276. 		{
  277. 			while(C2 == 0);//松手检测，松手时C2重新变成高阻态，向下执行
  278. 			Delay(20);//按键消抖
  279. 			KEY_number = 8;//标志位置8
  280. 		}		
  281. 	}
  282. 	else if(C3 == 0)//第四行第三列按键S12被按下
  283. 	{
  284. 		Delay(20);//按键消抖
  285. 		if(C3 == 0)
  286. 		{
  287. 			while(C3 == 0);//松手检测，松手时C3重新变成高阻态，向下执行
  288. 			Delay(20);//按键消抖
  289. 			KEY_number = 12;//标志位置12
  290. 		}		
  291. 	}
  292. 	else if(C4 == 0)//第四行第四列按键S16被按下
  293. 	{
  294. 		Delay(20);//按键消抖
  295. 		if(C4 == 0)
  296. 		{
  297. 			while(C4 == 0);//松手检测，松手时C4重新变成高阻态，向下执行
  298. 			Delay(20);//按键消抖
  299. 			KEY_number = 16;//标志位置16
  300. 		}		
  301. 	}
  302. 	
  303. 	//四行都扫描完之后判断一下，如果所有按键都没有按下将标志位置为0
  304. 	if(KEY_number != 4 & KEY_number != 5 & KEY_number != 6 & KEY_number != 7 & KEY_number != 8 &
  305. 		 KEY_number != 9 & KEY_number != 10 & KEY_number != 11 & KEY_number != 12 & KEY_number != 13 &
  306.    	 KEY_number != 14 & KEY_number != 15 & KEY_number != 16 & KEY_number != 17 & KEY_number != 18 & KEY_number != 19)
  307. 	{
  308. 		KEY_number = 0;
  309. 	}
  310. 	
  311. 	return KEY_number;//返回扫描结果
  312. }
  313.  
  314. void main()
  315. {
  316. 	unsigned char KEYnumber = 0;
  317. 	while(1)
  318. 	{
  319. 		KEYnumber = KEYscan();
  320. 		if(KEYnumber == 4)
  321. 		{
  322. 			showSMG(1,'0');
  323. 			Delay(1);
  324. 			showSMG(2,'4');
  325. 			Delay(1);	
  326. 		}
  327. 		else if(KEYnumber == 5)
  328. 		{
  329. 			showSMG(1,'0');
  330. 			Delay(1);
  331. 			showSMG(2,'5');
  332. 			Delay(1);
  333. 		}
  334. 		else if(KEYnumber == 6)
  335. 		{
  336. 			showSMG(1,'0');
  337. 			Delay(1);
  338. 			showSMG(2,'6');
  339. 			Delay(1);
  340. 		}
  341. 		else if(KEYnumber == 7)
  342. 		{
  343. 			showSMG(1,'0');
  344. 			Delay(1);
  345. 			showSMG(2,'7');
  346. 			Delay(1);
  347. 		}
  348. 		else if(KEYnumber == 8)
  349. 		{
  350. 			showSMG(1,'0');
  351. 			Delay(1);
  352. 			showSMG(2,'8');
  353. 			Delay(1);
  354. 		}
  355. 		else if(KEYnumber == 9)
  356. 		{
  357. 			showSMG(1,'0');
  358. 			Delay(1);
  359. 			showSMG(2,'9');
  360. 			Delay(1);
  361. 		}
  362. 		else if(KEYnumber == 10)
  363. 		{
  364. 			showSMG(1,'1');
  365. 			Delay(1);
  366. 			showSMG(2,'0');
  367. 			Delay(1);
  368. 		}
  369. 		else if(KEYnumber == 11)
  370. 		{
  371. 			showSMG(1,'1');
  372. 			Delay(1);
  373. 			showSMG(2,'1');
  374. 			Delay(1);
  375. 		}
  376. 		else if(KEYnumber == 12)
  377. 		{
  378. 			showSMG(1,'1');
  379. 			Delay(1);
  380. 			showSMG(2,'2');
  381. 			Delay(1);
  382. 		}
  383. 		else if(KEYnumber == 13)
  384. 		{
  385. 			showSMG(1,'1');
  386. 			Delay(1);
  387. 			showSMG(2,'3');
  388. 			Delay(1);
  389. 		}
  390. 		else if(KEYnumber == 14)
  391. 		{
  392. 			showSMG(1,'1');
  393. 			Delay(1);
  394. 			showSMG(2,'4');
  395. 			Delay(1);
  396. 		}
  397. 		else if(KEYnumber == 15)
  398. 		{
  399. 			showSMG(1,'1');
  400. 			Delay(1);
  401. 			showSMG(2,'5');
  402. 			Delay(1);						
  403. 		}
  404. 		else if(KEYnumber == 16)
  405. 		{
  406. 			showSMG(1,'1');
  407. 			Delay(1);
  408. 			showSMG(2,'6');
  409. 			Delay(1);
  410. 		}
  411. 		else if(KEYnumber == 17)
  412. 		{
  413. 			showSMG(1,'1');
  414. 			Delay(1);
  415. 			showSMG(2,'7');
  416. 			Delay(1);
  417. 		}
  418. 		else if(KEYnumber == 18)
  419. 		{
  420. 			showSMG(1,'1');
  421. 			Delay(1);
  422. 			showSMG(2,'8');
  423. 			Delay(1);
  424. 		}
  425. 		else if(KEYnumber == 19)
  426. 		{
  427. 			showSMG(1,'1');
  428. 			Delay(1);
  429. 			showSMG(2,'9');
  430. 			Delay(1);	
  431. 		}	
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