stm32矩阵键盘学习笔记_stm32矩阵按键端口配置

作者：Gausst松鼠会 | 2024-03-24 11:53:17

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stm32矩阵按键端口配置

矩阵键盘

矩阵键盘简介
矩阵键盘扫描原理
端口的配置
相关函数的编写
主函数与其他
串口的接线与矩阵键盘的接线
load与运行调试

矩阵键盘简介

什么是矩阵键盘
矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组，由于电路设计时需要更多的外部输入，单独的控制一个按键需要浪费很多的IO资源，所以就有了矩阵键盘，常用的矩阵键盘有4X4和8X8,其中用的最多的是4X4。
矩阵键盘的原理
矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。
这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。由于单片机IO端口具有线与的功能，因此当任意一个按键按下时，行和列都有一根线被线与，通过运算就可以得出按键的坐标从而判断按键键值。

矩阵键盘扫描原理

在这里插入图片描述

行扫描的原理：因为如果有按键按下的话，某一个输入的引脚就会跟对应的输出引脚连接，因为输出为高电平，所以对应的输入引脚会被拉高，读取引脚的状态，判断哪个引脚被拉高就可以知道哪一行有按键按下了；总的来说是通过高四位输出高电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一行按键被按下。
再通过列操作模块：

#define KEY_CLO0_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_RESET)
#define KEY_CLO1_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_RESET)
#define KEY_CLO2_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_14,Bit_RESET)
#define KEY_CLO3_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_RESET)

#define KEY_CLO0_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_SET) 
#define KEY_CLO1_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_SET)
#define KEY_CLO2_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_14,Bit_SET)
#define KEY_CLO3_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_SET)

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来进行列扫描。

端口的配置

介绍完矩阵键盘的扫描原理了我们该通过keli来实现我们想要的功能啦，首先我们要进行的就是对我们所需要的端口进行配置，如下：


//端口的配置
void key_init(){

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruture;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //打开PB时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); //打开PE时钟
	
	//定义PB12、PB13、PB14、PB15为推挽输出 
	GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruture);
	
	//定义PD8、PD9、PD10、PD11为上拉输入 分别定义为四行
	GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;
	GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStruture);
}
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相关函数的编写

配置完我们所需要的端口，接下来我们就应该编写相关函数啦。

行扫描函数：

//如果为1，代表没有按键被按下，如果为0，代表有按键被按下
char KEY_ROW_SCAN(void)
{
    //读出行扫描状态
    Key_row[0] = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_8)<<3;
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_9)<<2);
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_10)<<1);
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_11));
    
	if(Key_row[0] != 0x0f)         //不是1111，代表肯定有一个0行
    {
      delay_ms(10);                    //消抖
      if(Key_row[0] != 0x0f)
		  //0111 1011 1101 1110
        {   
                //printf("Key_Row_DATA = 0x%x\r\n",Key_row[0]);
                switch(Key_row[0])
                {
                    case 0x07:         //0111 判断为该列第1行的按键按下
                        return 1;
                    case 0x0b:         //1011 判断为该列第2行的按键按下
                        return 2;
                    case 0x0d:         //1101 判断为该列第3行的按键按下
                        return 3;
                    case 0x0e:         //1110 判断为该列第4行的按键按下
                        return 4;
                    default :
                        return 0;
                }
        }
        else return 0;
    }
    else return 0;
}
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按键扫描函数：

char KEY_SCAN(void)
{    
    char Key_Num=0;            //1-16对应的按键数
    char key_row_num=0;        //行扫描结果记录
    
    KEY_CLO0_OUT_LOW;        
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);  //消抖
        Key_Num = 0 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO0_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO1_OUT_LOW;        
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
        Key_Num = 4 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO1_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO2_OUT_LOW;    
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
    Key_Num = 8 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO2_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO3_OUT_LOW;    
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    {
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
        Key_Num = 12 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO3_OUT_HIGH;
    
    return Key_Num;
}
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主函数与其他

主函数：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key16.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"


int main(void)
{
	vu8 key=0;
	char key_confirm;
	led_init();
	delay_init();
	key_init();
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	uart_init(115200);
	
	while(1)
	{
		key_confirm = KEY_SCAN();
		if(key_confirm>0&&key_confirm<17){
			printf("Key_NUM = %d \r\n",key_confirm); //按下1-16个按键的操作
      printf("= = = = = = = = = = = \r\n");		
		}	
	}	

}
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key.c:

#include "key16.h"
#include "delay.h"


uint8_t Key_row[1]={0xff};   //定义一个数组，存放行扫描状态

//端口的配置
void key_init(){

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruture;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //打开PB时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); //打开PE时钟
	
	//定义PB12、PB13、PB14、PB15为推挽输出 
	GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruture);
	
	//定义PD8、PD9、PD10、PD11为上拉输入 分别定义为四行
	GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;
	GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStruture);
	

}

/***
 *函数名：KEY_ROW_SCAN
 *功  能：按键行扫描
 *返回值：1~4，对应1~4行按键位置
 */
//如果为1，代表没有按键被按下，如果为0，代表有按键被按下
char KEY_ROW_SCAN(void)
{
    //读出行扫描状态
    Key_row[0] = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_8)<<3;
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_9)<<2);
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_10)<<1);
    Key_row[0] = Key_row[0] | (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_11));
    
	if(Key_row[0] != 0x0f)         //不是1111，代表肯定有一个0行
    {
      delay_ms(10);                    //消抖
      if(Key_row[0] != 0x0f)
		  //0111 1011 1101 1110
        {   
                //printf("Key_Row_DATA = 0x%x\r\n",Key_row[0]);
                switch(Key_row[0])
                {
                    case 0x07:         //0111 判断为该列第1行的按键按下
                        return 1;
                    case 0x0b:         //1011 判断为该列第2行的按键按下
                        return 2;
                    case 0x0d:         //1101 判断为该列第3行的按键按下
                        return 3;
                    case 0x0e:         //1110 判断为该列第4行的按键按下
                        return 4;
                    default :
                        return 0;
                }
        }
        else return 0;
    }
    else return 0;
}

/***
 *函数名：KEY_SCAN
 *功  能：4*4按键扫描
 *返回值：0~16，对应16个按键
 */
char KEY_SCAN(void)
{    
    char Key_Num=0;            //1-16对应的按键数
    char key_row_num=0;        //行扫描结果记录
    
    KEY_CLO0_OUT_LOW;        
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);  //消抖
        Key_Num = 0 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO0_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO1_OUT_LOW;        
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
        Key_Num = 4 + key_row_num;
        //printf("Key_Clo_2\r\n");
    }
    KEY_CLO1_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO2_OUT_LOW;    
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    { 
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
    Key_Num = 8 + key_row_num;
        //printf("Key_Clo_3\r\n");
    }
    KEY_CLO2_OUT_HIGH;
    
    KEY_CLO3_OUT_LOW;    
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
    {
        while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
        Key_Num = 12 + key_row_num;
    }
    KEY_CLO3_OUT_HIGH;
    
    return Key_Num;
}

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key.h:

#ifndef _KEY16_H
#define _KEY16_H

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"

#include <string.h>


void key_init();
char KEY_SCAN(void);
char KEY_ROW_SCAN(void);
void HW_KEY_FUNCTION(void);


#define KEY_CLO0_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_RESET)
#define KEY_CLO1_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_RESET)
#define KEY_CLO2_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_14,Bit_RESET)
#define KEY_CLO3_OUT_LOW  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_RESET)

#define KEY_CLO0_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_SET) 
#define KEY_CLO1_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_SET)
#define KEY_CLO2_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_14,Bit_SET)
#define KEY_CLO3_OUT_HIGH  GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_SET)


#endif

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串口的接线与矩阵键盘的接线

首先我们先接串口，把串口的VCC和GND分别接到主板上的3.3V和GND上（注意要把串口上的插线帽调整到3.3V，不然容易把板子烧坏，板子烧坏了那可就成大xx了），然后再把串口上的TXD和RXD分别连到主板的RXD和TXD。
然后我们来接矩阵键盘，要用到八根线，R1 ~ R4分别连到主板上的PD8 ~ PD11，C1 ~ C4分别连到主板上的PB12 ~ PB15.

load与运行调试

好啦，所有准备工作都完成啦！！又到了我们激动人心的时刻啦！！
运行成功图如下：
在这里插入图片描述
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