基于STM32F103單片機(jī)的矩陣按鍵設(shè)計(jì)

需要知識(shí)點(diǎn)

按鍵的原理

GPIO輸入輸出

寄存器操作，如果學(xué)過(guò)51或者對(duì)C語(yǔ)言很熟練這里不存在問(wèn)題。寄存器說(shuō)白了就是操作他們的位（寄存器我理解就是一串羊肉串，讓你找出你先吃哪個(gè)，比如我要吃中間的哪一個(gè)該怎么取出來(lái)）

矩陣按鍵原理

本實(shí)驗(yàn)使用STM32F103單片機(jī)，主題代碼通用的。

如果每個(gè)按鍵占用一個(gè)GPIO引腳，對(duì)于使用多個(gè)按鍵來(lái)說(shuō)就是一種資源的浪費(fèi)，因此當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮矩陣這種方式。本實(shí)驗(yàn)使用4*4也就是16個(gè)按鍵。

矩陣按鍵相對(duì)于獨(dú)立按鍵稍微麻煩一點(diǎn)。4x4矩陣按鍵按照矩陣方式分別分為4行4列。主要有兩種方式，一種是逐行掃描、一種是行列掃描。

原理圖：

逐行掃描

通過(guò)在矩陣按鍵的每一條行線上輪流輸出低電平，檢測(cè)矩陣按鍵的列線，當(dāng)檢測(cè)到的列線不全為高電平的時(shí)候，說(shuō)明有按鍵按下。然后，根據(jù)當(dāng)前輸出低電平的行號(hào)和檢測(cè)到低電平的列號(hào)組合，判斷是哪一個(gè)按鍵被按下。

行列掃描

首先，在全部行線上輸出低電平，檢測(cè)矩陣按鍵的列線，當(dāng)檢測(cè)到的列線不全為高電平的時(shí)候，說(shuō)明有按鍵按下，并判斷是哪一列有按鍵按下。

然后，反過(guò)來(lái)，在全部列線上輸出低電平，檢測(cè)矩陣按鍵的行線，當(dāng)檢測(cè)到的行線不全為高電平的時(shí)候，說(shuō)明有按鍵按下，并判斷是哪一行有按鍵按下。

最后，根據(jù)檢測(cè)到的行號(hào)和檢測(cè)的列號(hào)組合，以判斷是哪一個(gè)按鍵被按下。

按鍵檢測(cè)說(shuō)白了就是按鍵按下之后是不是導(dǎo)通的，而其他沒有按下的按鍵是沒有導(dǎo)通的，代碼也不唯一，是多種多樣的。這里就需要操作寄存器或者使用庫(kù)函數(shù)的位操作。

流程

矩陣按鍵程序?qū)崿F(xiàn)

根據(jù)是國(guó)內(nèi)棉矩陣按鍵電路圖，編寫矩陣按鍵應(yīng)用程序，輪徇K1～K8按鍵動(dòng)作,當(dāng)對(duì)應(yīng)的按鍵按下后，返回對(duì)應(yīng)的值：

矩陣按鍵：

/************
按鍵表盤為: 1 2 3 10
 4 5 6 11
 7 8 9 12
 13 0 14 15
 /K1-K4(行)/
 /K5-K8（列）/
/************
 K1--->PC0
 K2--->PC1
 K3--->PC2
 K4--->PC3
 K5--->PC4
 K6--->PC5
 K7--->PC6
 ***********************/

編程要點(diǎn)

（1）使能LED燈和矩陣按鍵的GPIO時(shí)鐘。調(diào)用函數(shù)：

RCC_AHB1PeriphClockCmd();

（2）編寫矩陣按鍵掃描程序。

（3）同2-STM32GPIO輸入之按鍵

矩陣按鍵引腳配置

/************************************************************************
 * @brief KEY_Config 按鍵初始化配置
 * @brief 列檢測(cè)初始化
 * @param  無(wú)
 * @retval 無(wú)
 ***********************************************************************/


static void KEY_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    /*開啟RCC時(shí)鐘*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);


    /*K1-K4(行)*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);
    //設(shè)置引腳為
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    //設(shè)置引腳速度50MHZ
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);


    /*K5-K8（列）*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
    //設(shè)置引腳為推挽輸出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    //設(shè)置引腳速度50MHZ
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}

矩陣按鍵掃描程序

/************************************************************************
 * @brief KEY_4_4_Scan 掃描函數(shù)  矩陣按鍵掃描，返回一個(gè)鍵值
 * @brief 列檢測(cè)初始化
 * @param  無(wú)
 * @retval uint8_t




***********************************
按鍵表盤為:  1   2  3   10
            4   5  6   11
            7   8  9   12
            13  0  14  15
************************************


矩陣按鍵：
    /************************************
按鍵表盤為:  1   2  3   10
            4   5  6   11
            7   8  9   12
            13  0  14  15
/************************************
        K1--->PC0
    K2--->PC1
    K3--->PC2
    K4--->PC3
    K5--->PC4
    K6--->PC5
    K7--->PC6
 ***********************************************************************/
uint8_t KEY_4_4_Scan(void)
{
    u8 KeyVal = 0;
    GPIO_Write(GPIOC, (GPIOC->ODR & 0xff00 | 0x000f)); // PC0-PC3全部輸出高。
    if (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) == 0x0000)             // PC4-PC7為0則沒有按鍵按下(第一次檢測(cè)按鍵是否有按下)
    {
        return 0xFF;
    }
    else
    {
        Delay_ms(10);                          //軟件延時(shí)
        if (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) == 0x0000) // PC4-PC7為0則沒有按鍵按下(第二次檢測(cè)按鍵是否有按下)
        {


            return 0xFF;
        }
    }
    GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR & 0xfff0) | 0x0001)); //僅將PC0置高
    switch ((GPIOC->IDR & 0X00f0))                       //第一行，從PC4開始拉高，其余為0，PC5-PC7一樣
    {
    case 0x0010:
        KeyVal = 1; // PC4
        break;
    case 0x0020:
        KeyVal = 2; // PC5
        break;
    case 0x0040:
        KeyVal = 3; // PC6
        break;
    case 0x0080:
        KeyVal = 10; // PC7
        break;
    }
    while (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) > 0) //等待按鍵釋放，
        GPIO_Write(GPIOC, 0x0000);      //重新讓PC0到PC3全部輸出低。


    GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR & 0xfff0) | 0x0002)); //僅將PC1置高
    switch ((GPIOC->IDR & 0X00F0))                       //第一行，從PC4開始拉高，其余為0，PC5-PC7一樣
    {
    case 0x0010:
        KeyVal = 4;
        break;
    case 0x0020:
        KeyVal = 5;
        break;
    case 0x0040:
        KeyVal = 6;
        break;
    case 0x0080:
        KeyVal = 11;
        break;
    }
    while (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) > 0) //等待按鍵釋放
        GPIO_Write(GPIOC, 0x0000);      //重新讓PC0到PC3全部輸出低。


    GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR & 0xfff0) | 0x0004)); //僅將PC2置高
    switch ((GPIOC->IDR & 0X00F0))
    {
    case 0x0010:
        KeyVal = 7;
        break;
    case 0x0020:
        KeyVal = 8;
        break;
    case 0x0040:
        KeyVal = 9;
        break;
    case 0x0080:
        KeyVal = 12;
        break;
    }
    while (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) > 0)
        GPIO_Write(GPIOC, 0x0000); //重新讓PC0到PC3全部輸出低。


    GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR & 0xfff0) | 0x0008)); //僅將PC3置高
    switch ((GPIOC->IDR & 0X00F0))
    {
    case 0x0010:
        KeyVal = 13;
        break;
    case 0x0020:
        KeyVal = 0;
        break;
    case 0x0040:
        KeyVal = 15;
        break;
    case 0x0080:
        KeyVal = 16;
        break;
    }
    while (((GPIOC->IDR & 0X00F0)) > 0) //等待按鍵釋放
        GPIO_Write(GPIOC, 0x0000);      //重新讓PC0到PC3全部輸出低。


    return KeyVal;
}

主函數(shù)

int main(void)
{
  uint8_t Key_value = 0;
  // 來(lái)到這里的時(shí)候，系統(tǒng)的時(shí)鐘已經(jīng)被配置成72M。
  LED_Config();
  BEEP_Config();
  SysTick_InitUP(); //配置10us中斷一次


  USART_Config();
  KEY_Init();
  //矩陣按鍵代碼測(cè)試
  while (1)
  {
    Key_value = KEY_4_4_Scan();
    if (Key_value != 0xFF)
    {
      Delay_ms(200);
      printf("Key_value=%d\\r\\n", Key_value);
    }
    Delay_ms(200);
  }
}

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象