4x4矩阵键盘（STM32F103C8）

一、前言

        使用STM32F103C8T6最小系统，实现4x4矩阵键盘的键值上报，通过串口调试助手打印相关的键值，使用的是逐行逐列扫描法，通过库函数实现。

二、概述

（ 一）矩阵键盘简述

        矩阵键盘是单片机外部设备中所使用排布类似于矩阵键盘组，矩阵式结构的键盘会比独立键盘复杂一点，识别按键按下也会相对复杂。但是，需要使用大量的按键时，矩阵键盘的设计会减少I/O资源。常用的矩阵键盘有3x3、4x4、8x8等。

        矩阵键盘又称行列式键盘，它是使用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线与列线的交叉处放置一个按键。

（二）矩阵键盘扫描方法

        实现方法有两种，一种是逐行逐列扫描法，另一种是反线法。

1、逐行逐列扫描法

        首先使列线连接的I/O引脚输出低电平，四条行线所连接的I/O引脚输出高电平。当有按键按下时，四条行线所连接的I/O引脚读取到的将时全部是高电平；而当有按键按下时，由于该按键所在的行线与列线相通，行线将被下拉到低电平。此时读取行线所连接的引脚，将不在是高电平，由此可以判断按键按下后，还要用逐行逐列扫描法来获取按键的键值。

        逐行逐列扫描法的原理：逐列将列线将依次置低电平，读取行线，如果某一条行线为低电平，则说明该行线与当前为低电平的列线交叉点处的按键被按下，从判断按键按下。

2、反线法

         首先使P1口的高四位输出高电平，P1口低四位输出低电平，这时键盘的行线被拉高，列线被拉低。如果有按键按下，则某一条行线将被拉低，此时读取P1口高四位，读取到的将不再全为高电平，说明有按键按下。（在判断是否有按键按下这一点上，线反法与逐行逐列扫描法是一致的）根据读取到0值的I/O口所连接的行线，就可以判断出按下的按键位于哪一行。接下来使P1口的高四位输出低电平，P1口低四位输出高电平（即与上次输出的电平相反，因此称为线反法）。如果有按键按下，此时读取P1口低四位，读取到的将不再全为高电平，根据读取到0值的I/O口所连接的列线，就可以判断出按下的按键位于哪一列。综合按键所在的行线与列线，即可唯一确定按键所在位置，进而获取按键的键值。（适用于51单片机）

        本例程是使用逐行逐列扫描法实现对矩阵键盘识别。

三、硬件连接

四、程序实例

1、初始化函数

void Matrix_ssKey_Pin_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}	

2、按键扫描函数

int Matrix_Key_Scan(void)
{
	u8 temp = 0;
	int key_val = -1;
	
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11);			//拉低行线
	delay_us(10);

	temp=(GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8)&0xff;	
	
	//没有按键按下时扫描
	if (temp == 0xf0) 
	{
			delay_ms(50); 
			GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11);			//拉低行线
			delay_us(10);
			temp=(GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8)&0xff;	
		
			if (temp != 0xf0) //按键按下时，对键值进行赋值
			{
				//第一行
				GPIO_Write(GPIOB,0);
				delay_ms(5);
				GPIO_Write(GPIOB,(uint16_t)(0xFE << 8)); 
				
				if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
				{
						delay_ms(20);//消抖

						if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
						{
								temp=((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XFE);		//对列进行扫描
								switch(temp)
								{
										case 0xEE:  key_val = 1;   break;
										case 0xDE:  key_val = 2;   break;
										case 0xBE:  key_val = 3;   break;
										case 0x7E:  key_val = 4;   break;
										default:    key_val = -1;   break;
								}
						}
				}
				
				//第二行
				GPIO_Write(GPIOB,0);
				delay_ms(5);
				GPIO_Write(GPIOB,(uint16_t)(0xFD << 8));
				
				if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0)!= 0XF0)
				{
						delay_ms(20);

						if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
						{
								temp=((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XFD);
								switch(temp)
								{
										case 0xED:  key_val = 5;   break;
										case 0xDD:  key_val = 6;   break;
										case 0xBD:  key_val = 7;   break;
										case 0x7D:  key_val = 8;   break;
										default:    key_val = -1;   break;
								}
						}
				}
				
				//第三行
				GPIO_Write(GPIOB,0);
				delay_ms(5);
				GPIO_Write(GPIOB,(uint16_t)(0xFB << 8));
				
				if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
				{
						delay_ms(20);

						if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
						{
								temp=((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XFB);
								switch(temp)
								{
										case 0xEB:  key_val = 9;   break;
										case 0xDB:  key_val = 10;   break;
										case 0xBB:  key_val = 11;   break;
										case 0x7B:  key_val = 12;   break;
										default:    key_val = -1;   break;
								}
						}
				}
				
				//第四行
				GPIO_Write(GPIOB,0);
				delay_ms(5);
				GPIO_Write(GPIOB,(uint16_t)(0xF7 << 8));
				
				if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) !=0XF0)
				{
						delay_ms(20);

						if(((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF0) != 0XF0)
						{
								temp=((GPIO_ReadInputData(GPIOB) >> 8) & 0XF7);
								switch(temp)
								{
										case 0xE7:  key_val = 13;   break;
										case 0xD7:  key_val = 14;   break;
										case 0xB7:  key_val = 15;   break;
										case 0x77:  key_val = 16;   break;
										default:    key_val = -1;   break;
								}
						}
					}
				}
			}
	
	return key_val;

}

3、主函数

int main(void)
{
	int key_val = 0;
	Sys_Delay_Init();
	Matrix_ssKey_Pin_Init();
	Usart1_Pin_Init(115200);
	printf("初始化成功\r\n");
	
	while(1)
	{
		key_val = Matrix_Key_Scan();

		if (key_val > 0 && key_val < 17)
			printf("This is S%d key\r\n",key_val);

	}
}

五、实验结果

六、参考文章

1、两种方式实现矩阵键盘扫描（含程序）

2、​​​​​​STM32 4*4矩阵键盘实现原理

3、stm32矩阵键盘学习笔记

相关程序，有需要者自行下载

网盘链接：

    链接：https://pan.baidu.com/s/11_RbxZu375UOsUQXOm2s_A 
    提取码：cht5

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