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【STM32嵌入式系统设计与开发】——6矩阵按键应用（4x4）

作者：Monodyee | 2024-03-24 11:41:56

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【STM32嵌入式系统设计与开发】——6矩阵按键应用（4x4）

这里写目录标题

STM32资料包：
百度网盘下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1mWx9Asaipk-2z9HY17wYXQ?pwd=8888
提取码：8888

一、任务描述

在这里插入图片描述

二、任务实施

观察电路图，DK1-DK16按键有按下PE8 - PE11端口下拉输入，PE12-PE15输出，按键按下从而组合成16种控制led灯。
请添加图片描述
参考排列组合，如同KE1按下时，PE8为与PE12导通。
请添加图片描述

1、SingleKey工程文件夹创建

步骤1：复制工程模板“1_Template”重命名为“4_KeyBoard”
在这里插入图片描述
步骤2：修改项目工程名，先删除projects文件夹内除了Template.uvprojx文件外的所有内容并修改为“KeyBoard.uvprojx”。并删除output/obj和output/lst中的所有文件。
在这里插入图片描述
步骤3：运行“KeyBoard.uvprojx”打开目标选项“Options for Target”中的“Output”输出文件，并修改可执行文件名称为“KeyBoard”点击“OK”保存设置。最后点击“Rebuild”编译该工程生成KeyBoard文件。
在这里插入图片描述
步骤4：复制“2_LEDTest”中的"1_LED"文件复制到hardware中。
请添加图片描述
步骤5：新建“2_KeyBoard”文件，并在该文件夹下新建“KeyBoard.c”和“KeyBoard.h”两个文件。
请添加图片描述
步骤6：工程组文件中添加“led.c”和“KeyBoard.c”文件。
在这里插入图片描述
步骤7：目标选项添加添加头文件路径
在这里插入图片描述

2、函数编辑

（1）主函数编辑

在这里插入图片描述
步骤1：端口初始化准备

	//函数初始化，端口准备
	delay_init();     //启动滴答定时器，延时函数
	LED_Init();       //板载LED初始化
    ExpKeyBordInit(); //开发板按键初始化

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步骤2：循环工作代码编辑，读取按键并判断按键模式，按下则点亮led灯，否则LED灯熄灭

	while(1)
	{
		KeyValue = ExpKeyScan(0);
		switch(KeyValue)
		{
			case 1:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 2:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 3:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 4:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 5:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 6:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 7:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 8:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 9:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 10:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 11:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 12:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 13:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 14:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 15:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
			case 16:LED_MODE1(KeyValue);
				break;
		}
		
	}

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（2）LED IO初始化函数(LED_Init())

/*********************************************************************
 @Function  : 开发板LED IO初始化
 @Parameter : N/A 
 @Return    : N/A
**********************************************************************/
void ExpLEDInit(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义 GPIO 初始化结构体变量
    
    /* 时钟使能 */	
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能 GPIOA 时钟
    
    /* 引脚配置 */	
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED_ALL; // D1-D8->PA0-PA7 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 设置引脚为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置引脚的输出速度为 50MHz
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 应用以上配置到 GPIOA 上
    
    GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
}

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（3）开发板矩阵键盘IO初始化（ExpKeyBordInit()）

初始化PE8 - PE15端口，并为推挽输出。

/*********************************************************************
 @Function  : 矩阵键盘IO初始化
 @Parameter : None 
 @Return    : None
**********************************************************************/
void ExpKeyBordInit(void)
{
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	/*时钟使能*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	
	/*引脚配置*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_ALL;           // 将开发板四个按键连接到PE8~PE15
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置 GPIO 输出速度为 50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出		 
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);	
	
	/*引脚初始电平设置*/
	GPIO_SetBits(GPIOE,KEY_ALL);
}

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（3）开发板矩阵按键LED控制（ExpKeyBordInit()）

初始化PE8 - PE15端口，并为推挽输出。

/*********************************************************************
 @Function  : 开发板矩阵按键LED控制
 @Parameter : KeyValue：矩阵按键状态 
                每一位表示一个矩阵按键的状态，每位按键对于相应led模式
 @Return    : N/A
**********************************************************************/
void LED_MODE1(uint32_t KeyValue)
{
	switch(KeyValue)
	{
		case 1:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED1 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 2:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED2 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 3:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED3 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 4:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED4 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 5:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED5 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 6:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED6 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 7:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED7 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 8:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED8 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 9:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED1 = 0;
		  LED2 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 10:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED3 = 0;
		  LED4 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 11:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED5 = 0;
		  LED6 = 0;delay_ms(1000);
		  break;
		case 12:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  LED7 = 0;
		  LED8 = 0;delay_ms(1000);
			break;
		case 13:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  delay_ms(1000);
		  break;
		case 14:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
		  for(int i = 0;i < 8;i++)
			{
			    PAout(i) = 0;
				  delay_ms(500);
			}
			for(int i = 0;i < 8;i++)
			{
			    PAout(i) = 1;
					delay_ms(500);
			}
		  break;
		case 15:
			GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
			break;
	}
	
}



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（4）键盘IO（PE12-PE15）设置为输入模式函数(KeyBordSetIn())

将指定的 GPIO 引脚设置为输入模式，并启用下拉输入。

/*********************************************************************
 @Function  : 键盘IO设置为输入模式
 @Parameter : KEYIO ：要设置的IO
 @Return    : N/A
**********************************************************************/
void KeyBordSetIn(uint16_t KEYIO)
{
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	/*时钟使能*/
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	/*引脚配置*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEYIO;	           
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;     //下拉输入
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);	
}

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（5）键盘IO（PE8-PE11）设置为输出模式函数(KeyBordSetOut())

将指定的 GPIO 引脚设置为输入模式，并启用下拉输入

/*********************************************************************
 @Function  : 键盘IO设置为输出模式
 @Parameter : KEYIO ：要设置为输出模式的GPIO引脚
 @Return    : N/A
**********************************************************************/
void KeyBordSetOut(uint16_t KEYIO)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /* 使能GPIOE时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);

    /* 配置引脚为输出模式 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEYIO;    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

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（6）矩阵键盘行列读写操作函数(GPIO_KEY_RW())

从矩阵键盘中读取按键状态，通过设置特定的 GPIO 引脚为输入或输出模式，并根据参数设置写入行或列，并且根据读取的输入和输出数据返回一个表示按键状态的字节值

/*********************************************************************
 @Function  : 矩阵键盘行列读写操作
 @Parameter : ReadIo  ：读输入的IO
							WirteIo ：写输出的IO
 @Return    : 行列IO输出状态
**********************************************************************/
uint8_t GPIO_KEY_RW(uint16_t ReadIo,uint16_t WirteIo)
{
	uint16_t Wdata=0,Rdata=0;	
	//写
	KeyBordSetOut(KEY_ALL);             //设置IO
	if(WirteIo==0x0f00)
		GPIO_SetBits(GPIOE,KEY_LINE);   //写行		 
	else 
		GPIO_ResetBits(GPIOE,KEY_LIST); //写列		
	Wdata = GPIO_ReadOutputData(GPIOE); //读输出	
	Wdata &= WirteIo;                   //取有效区域
	
	//读
	KeyBordSetIn(ReadIo);               //设置IO 
	Rdata = GPIO_ReadInputData(GPIOE);  //读输入
	Rdata &= ReadIo;                    //取有效区域
	
	//状态返回	
	Rdata |= Wdata;                     //合并两次读取的数据
	return (uint8_t)(Rdata>>8);         //移位返回
}

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（7）矩阵键盘键值扫描函数(KeyBoardScan())

扫描矩阵键盘的按键状态，通过检测行列按键的组合来确定按下的具体按键，并在按键按下后进行一定的延时消抖处理，最终返回表示按键值的一个字节。

/*********************************************************************
 @Function  : 矩阵键盘键值扫描
 @Parameter : N/A
 @Return    : 键值
**********************************************************************/
uint8_t KeyBoardScan(void)
{
	uint8_t KeyValue=0,Key=0;
	uint8_t a = 0;

	if(GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE)!=0x0f)    //读取按键是否按下
	{
		delay_ms(10);//延时10ms进行消抖
		if(GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE)!=0x0f)//再次检测键盘是否按下
		{
			//测试列
			Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE);
			switch(Key)
			{
				case(0x1F):	KeyValue=1;break;//1列
				case(0x2F):	KeyValue=2;break;//2列
				case(0x4F): KeyValue=3;break;//3列
				case(0x8F):	KeyValue=4;break;//4列
			}
			//测试行
			Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LINE,KEY_LIST);
			switch(Key)
			{
				case(0x0E):	KeyValue=KeyValue;break;   //1行
				case(0x0D):	KeyValue=KeyValue+4;break; //2行
				case(0x0B): KeyValue=KeyValue+8;break; //3行
				case(0x07):	KeyValue=KeyValue+12;break;//4行
			}
			 //松手检测		
			while((a<50)&&(Key!=0x00))	
			{
				delay_ms(5);
				Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LINE,KEY_LIST);
			  a+=1;
			}				
		}
	}
	return KeyValue;
}


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3、宏定义

（1）源文件添加头文件

步骤1：按键功能文件中添加相关头文件，源文件报错消失部分

#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include ".\delay\delay.h"
#include "SingleKey.h"

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步骤2：主函数添加所需的led和KeyBoard头文件，主源文件部分报错消失

/***********Hardweare***************/
#include "led.h"
#include "KeyBoard.h"

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（2）按键头文件编辑

点击编译显示报错
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步骤1：创建一个宏定义保护

#ifndef _SINGLEKEY_H
#define _SINGLEKEY_H





#endif

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步骤2：添加宏定义

/******************矩阵键盘IO预定义********************/
#define  KEY_LINE 	GPIO_Pin_8  | GPIO_Pin_9  | GPIO_Pin_10  | GPIO_Pin_11  	//行

#define  KEY_LIST 	GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14  | GPIO_Pin_15 	//列

#define  KEY_ALL  	GPIO_Pin_8  | GPIO_Pin_9  | GPIO_Pin_10  | GPIO_Pin_11 | \
										GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14  | GPIO_Pin_15		//行和列
//行列操作定义
#define RLine_WList  0 //读行写列
#define RList_WLine  1 //读列写行

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步骤3：添加函数声明

void    ExpKeyBordInit(void);    //矩阵键盘IO初始化
uint8_t KeyBoardScan(void);      // 矩阵键盘键值扫描

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步骤4：添加数据类型和宏的头文件

#include <stdint.h>
//键值枚举
enum KeyBoard
{
	KEY_NO=0,
    KEY_K1,
	KEY_K2,
	KEY_K3,
	KEY_K4,
	KEY_K5,
	KEY_K6,
	KEY_K7,
	KEY_K8,
	KEY_K9,
	KEY_K10,
	KEY_K11,
	KEY_K12,
	KEY_K13,
	KEY_K14,
	KEY_K15,
	KEY_K16
};

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4、知识链接

（1）GPIO_SetBits()

将指定的 GPIO 引脚设置为高电平（或逻辑“1”）状态

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

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（2）GPIO_ResetBits()

将指定的 GPIO 引脚设置为低电平（或逻辑“0”）状态

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

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（3）GPIO_ReadOutputData()

这个函数用于读取配置为输出的 GPIO（通用输入/输出）引脚的当前状态。换句话说，它读取当前从配置为输出的 GPIO 引脚驱动出去的数据。

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

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GPIOx：指定要读取输出数据的 GPIO 端口，如 GPIOA、GPIOB 等

（4）GPIO_ReadInputData()

相反，这个函数用于读取配置为输入的 GPIO 引脚的当前状态。它读取当前在配置为输入的 GPIO 引脚上检测到的数据。

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

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GPIOx：指定要读取输出数据的 GPIO 端口，如 GPIOA、GPIOB 等

5、工程测试

在这里插入图片描述

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