STM32矩形（矩阵）按键（键盘）输入控制LED灯 ——4*4矩阵按键源码解析_矩形按键连接

本文基于标准函数库的工程实现stm32F103C8T6使用4*4的矩阵按键控制LED灯的亮灭及闪烁等功能。

程序源码：链接：https://pan.baidu.com/s/1_MPhvMduKCTP0MPG-Gtw3A?pwd=2syk 
提取码：2syk

文章目录

一、矩形键盘介绍

1、硬件电路基本原理

2、两种识别方法介绍

3、硬件接线即使用

二、程序源码

1、矩阵键盘源码说明

2、主函数源码

三、实验现象

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一、矩形按键介绍

1、硬件电路基本原理

矩阵键盘意思是指按键的电路排列类似于矩阵的按键，而不是按键的排列外表呈矩阵状。矩阵式键盘用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线，构成了一个具有N*N个按键的矩阵按键。由图中可见，这个4*4一共16个按键的矩阵按键只需要接8个IO口，若采用单个按键接法，却需要16个IO口，由此可见采用矩阵键盘可以大大提高IO口的利用率。

其原理图如下：

2、两种识别方法介绍

一般对于矩阵键盘，有扫描法和反转法识别按键状态。

2.1  反转法

反转法找出每个按键的码，程序中判断8个引脚的状态，进行对比，判断出是那哪按键被按下，每个按键的码值由行码和列码构成。

我们以行为输入，列为输出。这里行输入端需要使用上拉输入（即四个行引脚均为高电平），输出需要使用推挽输出（输出为低电平），然后读取四个行输入的状态，若读到某一行为低电平时，则对应行被按下，这样就可以获取到行码。

用同样的方法，将行跟列的输出输入对调再进行判断，这样就可以得到行码，结合行列码，我们就可以知道是哪个按钮被按下。

2.2  扫描法

扫描法：令所有的引脚都为高电平（行为输出，使用推挽输出高电平，列为输入，使用上拉电阻输入高电平），这时我们配置第一行为0，然后判断各列的输入状态，如某一列出出现低电平，则可判断出是第一行的某一列被按下；如果没有出现低电平，则令第二行引脚为0其余引脚为高电平，判断各列的输入状态；如此反复，若没有输入没有识别到低电平就继续对三四行进行判断，如此就可以对四行四列进行判断。

3、硬件接线及使用

由上图可知整个4*4的矩阵键盘一共为8个引脚，其中C1、C2、C3、C4为列，R1、R2、R3、R4为行，这里将行接到PA0,PA1,PA2,PA3 ，列接到PA4,PA5,PA6,PA7。

二、程序源码

1、矩阵键盘源码说明

这里我们用扫描法进行矩阵按钮的识别，详细如下：

在函数初始化的时候给矩阵按钮的所有引脚配置成1（高电平），然后在实行逐行扫描，先令第一行为0（低电平），这是第一行的四个按钮进行判断（读取GPIO的引脚电平），若有按钮为0（低电平）时，即按钮被按下。当按钮被按下时，会将对应的键码传送到变量key中。

由于是机械按键，在按钮被按下的时候要进行消抖，然后在按钮按下的状态进行一个循环读取，当按钮松开后再对后面的按钮进行扫描，防止多个按钮同时按下时出现误判的情况。

第一行扫描完成且没有按钮被按下后，按照上面的方法对剩余的三行进行扫描。

将识别的子程序放在while循环函数中，可进行无限循环判断，这样我们对矩阵按钮的识别函数就完成了。详细程序看下方代码即后面的注释

#include "stm32f10x.h"
#include "key.h"
#include "Delay.h"
 
u8 FLAG = 0;  //FLAG这个变量为1时，证明有按钮正在被按下
 
void KEY_4x4_Init(void)     //键盘IO口配置及初始化
{
 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;       	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);      
	//使用GPIOA的0,1,2,3引脚为行 R1~R4对应矩形按钮的5,6,7,8引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = KEY_HANG;  //行  0123
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     //使用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,KEY_HANG);   //令GPIO的0,1,2,3引脚输出为1
	/********************************************************************/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = lie1|lie2|lie3|lie4;         
	//使用GPIOA的4,5,6,7引脚为列  C1~C4对应矩形按钮的4,3,2,1引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;        //使用上拉输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,lie1|lie2|lie3|lie4);	//令GPIO的4,5,6,7引脚输出为1	
}
//端口配置后，GPIOA的所有端口输出均为高电平
void KEY_Scan(u8 *key) 
{	 	
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fe); //第一行  0000 0000 1111 1110   低四位为行   高四位为列
	/*令第一行输出为低电平，这时再判断4个列的输入状态的值，
	在按键没有被按下时，四列输出都是1，如果其中一列变为1，则可以判断S1按钮被按下*/
	if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))   
	{
		Delay_ms(10);  //去抖动 
		
		if(lie1_Input==0)   //如果第一列被按下
		{
			FLAG = 1;    //按钮判断变量
			*key = 1;   //输出key的值为1传递到主函数，当值为x时，则说明按钮Sx被按下
				/*在变量前增加*，为c语言中的指针操作，使用指针进行地址传递，在子函数中修改的值在主函数中可以利用地址读取，
				而不需要利用子函数返回值，然后主函数在增加一个变量进行接收*/
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));   
				//当按钮处于被按下的状态的时候，程序一直卡在循环读取按钮的状态，避免多按钮同时按下时读取错误
		}
		else if(lie2_Input==0)
		{
			FLAG = 1;
			*key = 2;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
		}
		else if(lie3_Input==0)
		{
			FLAG = 1;
			*key = 3;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
		}
		else if(lie4_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 4;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
		}
		else  //如果第一行四列中没有按钮被按下
		{
			FLAG = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}//第一行判断完成，这是我们判断第二行
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fd);    //第二行         
	if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
	{
		Delay_ms(10);//去抖动 
		if(lie1_Input==0)
		{
			FLAG = 1;
			*key = 5;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
		}
		else if(lie2_Input==0)
		{
	     	FLAG = 1;
			*key = 6;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
		}
		else if(lie3_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 7;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
		}
		else if(lie4_Input==0)
		{	 
	    	FLAG = 1;
			*key = 8;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
		}
		else 
		{
			FLAG = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fb);//第三行
	if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
	{
		Delay_ms(10);//去抖动 
		if(lie1_Input==0)
		{
			FLAG = 1;
			*key = 9;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
		}
		else if(lie2_Input==0)
		{
	     	FLAG = 1;
			*key = 10;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
		}
		else if(lie3_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 11;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
		}
		else if(lie4_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 12;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
		}
		else 
		{
			FLAG = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	GPIO_Write(GPIOA,0x00f7);//第四行
	if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
	{
		Delay_ms(10);//去抖动 
		if(lie1_Input==0)
		{
			FLAG = 1;
			*key = 13;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
		}
		else if(lie2_Input==0)
		{
	     	FLAG = 1;
			*key = 14;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
		}
		else if(lie3_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 15;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
		}
		else if(lie4_Input==0)
		{
	    	FLAG = 1;
			*key = 16;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
		}
		else 
		{
			FLAG = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	
}
 
 
 
 
 

2、主函数源码

这里用上GPIOB的10,11,12三个引脚接LED彩灯模块，对应为R,G,B（红，绿，蓝）三色，主函数中有两个子函数段，一个为端口初始化，另一个则是LED闪烁变换的程序段，其中函数的参数为闪烁间隔的时间。其现象为：按下S1，红灯亮；按下S2，绿灯亮；按下S3，蓝灯亮；按下S4，熄灭所有灯；按下S5，以0.3s的间隔RGB轮流闪烁一次；按下S6，以0.5s的间隔RGB循坏闪烁3次

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.H"
#include "key.H"
 
/****************************************************/
/*引脚使用说明：									*/
/*				矩形键盘： C1~C4对应GPIOA 4,5,6,7   */  
/*						   R1~R4对应GPIOA 0,1,2,3   */
/*				LED中的R,G,B对应GPIOB 10,11,12      */
/****************************************************/
 
 
void GPIO_Config(void)    //对GPIOB进行配置初始化
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE );
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstructure;
	GPIO_Initstructure .GPIO_Mode =GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Initstructure .GPIO_Pin=0X1D00 ;    //0001 1100 0000 0000
	GPIO_Initstructure .GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz ;
	GPIO_Init (GPIOB ,&GPIO_Initstructure );
}
 
void LED_RGB(float  time)
{	
	u16 t =time *1000;		
	GPIO_Write (GPIOB ,0X0400);  // 0000 0100 0000 0000
	Delay_ms (t);
	GPIO_Write (GPIOB ,0X0800);  // 0000 1000 0000 0000
	Delay_ms (t);
	GPIO_Write (GPIOB ,0X1000);  // 0001 0000 0000 0000
	Delay_ms (t);
	GPIO_Write (GPIOB ,0X0000);
}
 
u8 key=0;
u8 k =0;
int main(void)
{
	GPIO_Config ();
	KEY_4x4_Init();
	while(1)
	{
		KEY_Scan (&key);
		if(FLAG == 1)    //按键按下
		{
			FLAG = 0;
			if(key==1)  //按下S1，亮红灯	
			{
				GPIO_SetBits (GPIOB ,GPIO_Pin_10 );
			}	
			else if(key==2)  //按下S2，亮绿灯
			{
				GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11 );
			}
			else if(key==3)		//按下S3，亮蓝灯
			{
				GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12 );
			}
			else if(key==4)   //按下S4，关闭所有灯
			{
				GPIO_Write (GPIOB,0X0000);   //0000 0000 0000 0000
			}
			else if(key==5)
			{
				LED_RGB (0.3);   //子函数参数为时间，单位为s
			}
			else if(key==6)
			{
				for(k=0;k<3;k++)
				{
				LED_RGB (0.5);
				}
			}		
		}
	}
}

三、实验现象展示

本人也是初学STM32，在学习的同时以初学者的角度来理解说明，如果文章有错误的地方，请大家多多指正，谢谢！！！