使用单片机实现矩阵键盘的扫描与解码

矩阵键盘是一种常见的输入设备，它可以有效地输入数字、字母和符号等字符。在这篇博客中，我们将介绍如何使用单片机来实现矩阵键盘的扫描与解码，并实现数字输入的功能。

硬件连接

首先，我们需要将矩阵键盘与单片机相连。一个常见的矩阵键盘是4x4的结构，所以我们需要至少8个IO口来连接键盘。具体的连接方式如下：

• 将矩阵键盘的行引脚（ROW1、ROW2、ROW3、ROW4）连接至单片机的4个输出引脚（P0.0、P0.1、P0.2、P0.3）。
• 将矩阵键盘的列引脚（COL1、COL2、COL3、COL4）连接至单片机的4个输入引脚（P1.0、P1.1、P1.2、P1.3）。

扫描与解码

矩阵键盘的扫描与解码分为两个步骤：行扫描和列扫描。

行扫描

行扫描的思路是逐一将行引脚置低，然后读取列引脚的状态来确定按下的键位。具体的步骤如下：

1. 设置行引脚（ROW1、ROW2、ROW3、ROW4）为输出，列引脚（COL1、COL2、COL3、COL4）为输入。
2. 遍历行引脚，将每个行引脚置低。
3. 读取列引脚的状态，如果某个列引脚为低电平，则表示对应的按键被按下。

列扫描

列扫描的思路是逐一将列引脚置低，然后读取行引脚的状态来确定按下的键位。具体的步骤如下：

1. 设置列引脚（COL1、COL2、COL3、COL4）为输出，行引脚（ROW1、ROW2、ROW3、ROW4）为输入。
2. 遍历列引脚，将每个列引脚置低。
3. 读取行引脚的状态，如果某个行引脚为低电平，则表示对应的按键被按下。

解码

在扫描过程中，我们需要将扫描到的按键码转换为实际的字符。具体的解码方式可以根据需求而定，这里我们以数字输入为例，将矩阵键盘的按键码与对应的数字进行映射。

示例映射表：

单片机实现

使用C语言编写单片机程序，实现矩阵键盘的扫描与解码。

#include <reg52.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit ROW1 = P0^0;
sbit ROW2 = P0^1;
sbit ROW3 = P0^2;
sbit ROW4 = P0^3;

sbit COL1 = P1^0;
sbit COL2 = P1^1;
sbit COL3 = P1^2;
sbit COL4 = P1^3;

uchar keyBuffer = 0; // 按键缓冲

void delay(uint ms) // 延时函数
{
    uint i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 110; j > 0; j--)
            ;
}

// 判断是否有键按下
uchar isKeyPressed()
{
    uchar status = 0;
    if (COL1 == 0 || COL2 == 0 || COL3 == 0 || COL4 == 0)
    {
        delay(5); // 延时进行消抖处理
        if (COL1 == 0 || COL2 == 0 || COL3 == 0 || COL4 == 0)
        {
            status = 1;
        }
    }
    return status;
}

// 获取按键码
uchar getKeyCode()
{
    ROW1 = 0;
    ROW2 = 1;
    ROW3 = 1;
    ROW4 = 1;
    if (isKeyPressed())
    {
        if (COL1 == 0)
            return 1;
        if (COL2 == 0)
            return 2;
        if (COL3 == 0)
            return 3;
        if (COL4 == 0)
            return 10;
    }

    ROW1 = 1;
    ROW2 = 0;
    ROW3 = 1;
    ROW4 = 1;
    if (isKeyPressed())
    {
        if (COL1 == 0)
            return 4;
        if (COL2 == 0)
            return 5;
        if (COL3 == 0)
            return 6;
        if (COL4 == 0)
            return 11;
    }

    ROW1 = 1;
    ROW2 = 1;
    ROW3 = 0;
    ROW4 = 1;
    if (isKeyPressed())
    {
        if (COL1 == 0)
            return 7;
        if (COL2 == 0)
            return 8;
        if (COL3 == 0)
            return 9;
        if (COL4 == 0)
            return 12;
    }

    ROW1 = 1;
    ROW2 = 1;
    ROW3 = 1;
    ROW4 = 0;
    if (isKeyPressed())
    {
        if (COL1 == 0)
            return 13;
        if (COL2 == 0)
            return 0;
        if (COL3 == 0)
            return 14;
        if (COL4 == 0)
            return 15;
    }

    return 255; // 返回无效按键码
}

// 获取按键值
uchar getKeyValue()
{
    uchar keyCode = getKeyCode();
    if (keyCode != 255)
    {
        switch (keyCode)
        {
        case 1:
            return 1;
        case 2:
            return 2;
        case 3:
            return 3;
        case 4:
            return 4;
        case 5:
            return 5;
        case 6:
            return 6;
        case 7:
            return 7;
        case 8:
            return 8;
        case 9:
            return 9;
        case 10:
            return 0;
        default:
            return 255;
        }
    }
    return 255;
}

void main()
{
    while (1)
    {
        uchar keyValue = getKeyValue();
        if (keyValue != 255)
        {
            keyBuffer = keyValue; // 将按键值存入缓冲
        }
    }
}

总结

通过以上步骤，我们成功地实现了矩阵键盘的扫描与解码，实现了数字输入的功能。在实际应用中，我们可以根据需要对扫描与解码的逻辑进行修改，以适应不同的输入需求。希望这篇博客对你有所帮助！

本文来自极简博客，作者：算法架构师，转载请注明原文链接：使用单片机实现矩阵键盘的扫描与解码