单片机的矩阵键盘驱动编程

紫色蔷薇 2020-06-04 ⋅ 13 阅读

博客作者：[Your Name]

日期：[当前日期]

简介

在嵌入式系统开发中，矩阵键盘是一种常见的人机交互输入设备，它通常由多个键位组成，并使用行列扫描的方法来检测按键操作。本文将介绍如何在单片机中实现矩阵键盘的驱动编程，并探讨一种常见的按键扫描方法。

硬件连接

首先，我们需要将矩阵键盘的行和列分别连接到单片机的GPIO口。通常，键盘的行连接到单片机的输出引脚，而列连接到单片机的输入引脚。需要注意的是，行和列的数量取决于矩阵键盘的大小，需要根据实际情况进行调整。

软件编程

初始化

在进行按键扫描之前，我们需要对单片机的GPIO口进行初始化设置。首先，我们应该将键盘的所有列引脚设置为输入模式，以便读取按键的状态。然后，我们将所有行引脚设置为输出模式，并设置为高电平状态。

void init_keyboard() {
    // 将所有列引脚设置为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

    // 设置行引脚为输出模式，并初始化为高电平
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

    // 初始化GPIO口
    HAL_GPIO_Init(<GPIO_Port>, &GPIO_InitStruct);
}

在初始化完成后，我们就可以开始按键扫描了。

按键扫描

按键扫描的基本原理是逐个置低行引脚，然后检测列引脚的状态。如果有按键被按下，列引脚就会变为低电平。通过不断循环这个过程，我们可以得到当前按下的按键。

unsigned int scan_keyboard() {
    unsigned int key_code = 0;
    
    // 逐个置低行引脚
    for (int i = 0; i < <行数>; i++) {
        // 设置第i行为低电平
        HAL_GPIO_WritePin(<行引脚>, GPIO_PIN_RESET);
        
        // 检测列引脚的状态
        for (int j = 0; j < <列数>; j++) {
            // 如果列引脚为低电平，表示按键被按下
            if (HAL_GPIO_ReadPin(<列引脚>, GPIO_PIN_RESET) == GPIO_PIN_RESET) {
                key_code = i * <列数> + j; // 计算按键的键码
                break;
            }
        }
        
        // 恢复第i行为高电平
        HAL_GPIO_WritePin(<行引脚>, GPIO_PIN_SET);
        
        // 如果检测到按键，则跳出循环
        if (key_code != 0) {
            break;
        }
    }
    
    return key_code;
}

示例程序

下面是一个简单的示例程序，演示了如何使用矩阵键盘的驱动程序来获取按键的键码，并在串口终端打印输出。

#include "stm32f4xx_hal.h"

#define ROW_NUM 4
#define COL_NUM 4

// GPIO引脚定义
#define ROW1_GPIO_Port <行1引脚端口>
#define ROW1_Pin <行1引脚号>

#define COL1_GPIO_Port <列1引脚端口>
#define COL1_Pin <列1引脚号>

// 初始化键盘
void init_keyboard();

// 扫描键盘
unsigned int scan_keyboard();

int main(void) {
    // 初始化单片机
    HAL_Init();
    
    // 初始化键盘
    init_keyboard();
    
    // 打印键码
    while (1) {
        unsigned int key_code = scan_keyboard();
        
        if (key_code != 0) {
            printf("Key Code: %d\n", key_code);
        }
    }
}

总结

本文简要介绍了如何在单片机中实现矩阵键盘的驱动编程，并演示了一种常见的按键扫描方法。读者可以根据实际需求进行相关的修改和优化。使用矩阵键盘可以方便地实现对嵌入式系统的人机交互操作，适用于各种类型的嵌入式应用场景。

希望本文对你理解矩阵键盘的驱动编程有所帮助，如果有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。感谢阅读！

参考文献：


本文来自极简博客，作者：紫色蔷薇，转载请注明原文链接：单片机的矩阵键盘驱动编程

#按键扫描方法
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