在许多嵌入式系统中，用户与系统的交互是通过键盘来实现的。为了简化硬件设计和减少引脚使用，矩阵键盘成为了一种常用的解决方案。本文将介绍如何使用单片机进行矩阵键盘的驱动，以实现用户交互输入。
硬件设计
矩阵键盘由多个按键组成，每个按键由一行和一列交叉连接。通过扫描行和列的状态，可以确定哪个按键被按下。常见的矩阵键盘有4x4、3x4和4x3等不同的尺寸。
为了连接矩阵键盘到单片机，我们需要使用外部中断功能来检测按键的按下事件。以4x4矩阵键盘为例，使用4个GPIO引脚作为输出，控制行的状态，同时使用4个GPIO引脚作为输入，检测列的状态。当某个按键按下时，相应的行输出低电平，列输入引脚检测到低电平。
以下是一个简单的矩阵键盘连接示意图：
| COL1 | COL2 | COL3 | COL4 |
ROW1 |--------|--------|--------|--------|
ROW2 |--------|--------|--------|--------|
ROW3 |--------|--------|--------|--------|
ROW4 |--------|--------|--------|--------|
软件实现
在单片机的程序中，我们需要使用外部中断功能来监听按键按下事件。当检测到按键按下时，我们可以通过查询行和列的状态来确定具体的按键，并处理对应的逻辑。
以下是一个使用C语言编写的示例代码：
#include <reg51.h>
#define KEYPAD_PORT P1
unsigned char keypad[4][4] = {{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}};
unsigned char get_key(void);
void delay(unsigned int);
void main(void)
{
while(1)
{
unsigned char key = get_key();
if (key != 0xFF) // 如果检测到按键按下
{
// 处理按键逻辑
}
}
}
unsigned char get_key(void)
{
unsigned char row, col;
unsigned char key = 0xFF;
KEYPAD_PORT = 0xF0; // 将行引脚输出高电平，列引脚输入
col = KEYPAD_PORT & 0xF0; // 获取列状态
if (col != 0xF0) // 检测到列状态有变化
{
KEYPAD_PORT = 0x0F; // 将列引脚输出高电平，行引脚输入
row = KEYPAD_PORT & 0x0F; // 获取行状态
if (row != 0x0F) // 检测到行状态有变化
{
delay(20);
col = KEYPAD_PORT & 0xF0;
if (col != 0xF0) // 确认按键按下
{
// 解析按键位置
switch(row)
{
case 0x07: key = 0; break; // 第1行
case 0x0B: key = 1; break; // 第2行
case 0x0D: key = 2; break; // 第3行
case 0x0E: key = 3; break; // 第4行
}
switch(col)
{
case 0xE0: key += 0; break; // 第1列
case 0xD0: key += 4; break; // 第2列
case 0xB0: key += 8; break; // 第3列
case 0x70: key += 12; break; // 第4列
}
// 返回按键值
return keypad[key/4][key%4];
}
}
}
return 0xFF; // 没有检测到按键按下
}
void delay(unsigned int count)
{
unsigned int i, j;
for (i = 0; i < count; i++)
for (j = 0; j < 1000; j++);
}
在上述示例代码中，我们使用了一个4x4的矩阵键盘，使用P1口作为键盘的I/O口。通过查询行和列的状态，可以确定具体的按键，并解析对应的按键值。
总结
通过使用单片机的外部中断功能，我们可以有效地实现对矩阵键盘的驱动，实现用户交互输入。通过合理设计硬件连接和软件逻辑，可以灵活处理键盘输入的各种场景。这种方法既简化了硬件设计，又提供了良好的用户体验。
希望本文对你了解和实践矩阵键盘驱动有所帮助。如有任何问题，欢迎提问和讨论！
本文来自极简博客，作者：开发者故事集，转载请注明原文链接：单片机的矩阵键盘驱动
