引言
矩阵键盘是一种常见的输入设备，它广泛应用于各类电子产品中，如计算器、电脑键盘等。在单片机应用中，为了实现人机交互的功能，我们常常需要使用矩阵键盘。本文将介绍单片机实现矩阵键盘的设计原理，并详细介绍按键扫描的方法。
设计原理
矩阵键盘由若干行和列的按键组成，每个按键可以通过按下或释放的方式来输入信号。在单片机中，为了能够读取到按键的状态，需要将矩阵键盘的每个按键与单片机的IO口相连接。
硬件连接
通常情况下，矩阵键盘的每个按键会占用一行和一列的引脚。以4x4矩阵键盘为例，我们需要使用4个IO口作为行引脚（Row Pin）和4个IO口作为列引脚（Column Pin）。行引脚和列引脚分别连接到单片机的IO口上，通过控制行引脚和读取列引脚的状态，可以实现对按键的扫描和判断。
按键扫描方法
按键扫描方法主要包括轮询法和中断法。轮询法是在主循环中不断扫描每个按键的状态，判断按键是否被按下；中断法是通过外部中断触发来捕捉按键事件。
轮询法
轮询法是最简单的按键扫描方法，其主要思路是通过循环扫描每个按键的状态，并判断按键是否被按下。该方法的优点是简单易理解，适合小规模的按键输入；缺点是由于需要不断轮询按键的状态，效率相对较低。
伪代码如下所示：
while(1) {
for (row = 1; row <= 4; row++) { // 扫描行引脚
set_row(row); // 将当前行设置为高电平，其他行设置为低电平
delay(10); // 延时一段时间等待稳定
for (col = 1; col <= 4; col++) { // 扫描列引脚
if (is_pressed(col)) { // 判断当前列是否被按下
handle_key(row, col); // 处理按键事件
}
}
}
}
中断法
中断法是通过外部中断触发来捕捉按键事件，相比于轮询法，它的优点是能够实时响应按键动作，并且无需不断轮询按键的状态。然而，由于单片机的中断向量有限，该方法适用于较少的按键数量。
伪代码如下所示：
void interrupt_handler() {
if (is_key_pressed) { // 判断按键是否被按下
handle_key(row, col); // 处理按键事件
}
}
void main() {
enable_interrupt(); // 使能外部中断
while(1) {
// 主循环中可以处理其他任务
}
}
总结
本文介绍了单片机实现矩阵键盘的设计原理，并详细介绍了按键扫描的方法。轮询法和中断法是两种常用的按键扫描方法，选取合适的方法取决于实际应用中的需求和所使用的单片机的特点。熟悉这些方法可以帮助我们更好地实现单片机与矩阵键盘的交互功能。
本文来自极简博客，作者：夏日蝉鸣，转载请注明原文链接：单片机实现矩阵键盘的设计
