需要知识点
按键的原理
GPIO输入输出
寄存器操作,如果学过51或者对C语言很熟练这里不存在问题。寄存器说白了就是操作他们的位(寄存器我理解就是一串羊肉串,让你找出你先吃哪个,比如我要吃中间的哪一个该怎么取出来)
矩阵按键原理
本实验使用STM32F103单片机,主题代码通用的。
如果每个按键占用一个GPIO引脚,对于使用多个按键来说就是一种资源的浪费,因此当我们在设计时,可以考虑矩阵这种方式。本实验使用4*4也就是16个按键。
矩阵按键相对于独立按键稍微麻烦一点。4×4矩阵按键按照矩阵方式分别分为4行4列。主要有两种方式,一种是逐行扫描、一种是行列扫描。
原理图:
![基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图 基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图](https://file.elecfans.com/web2/M00/82/50/pYYBAGOS_K6AYloMAAFbR3JiRaI024.png)
逐行扫描
通过在矩阵按键的每一条行线上轮流输出低电平,检测矩阵按键的列线,当检测到的列线不全为高电平的时候,说明有按键按下。然后,根据当前输出低电平的行号和检测到低电平的列号组合,判断是哪一个按键被按下。
行列扫描
首先,在全部行线上输出低电平,检测矩阵按键的列线,当检测到的列线不全为高电平的时候,说明有按键按下,并判断是哪一列有按键按下。
然后,反过来,在全部列线上输出低电平,检测矩阵按键的行线,当检测到的行线不全为高电平的时候,说明有按键按下,并判断是哪一行有按键按下。
最后,根据检测到的行号和检测的列号组合,以判断是哪一个按键被按下。
按键检测说白了就是按键按下之后是不是导通的,而其他没有按下的按键是没有导通的,代码也不唯一,是多种多样的。这里就需要操作寄存器或者使用库函数的位操作。
流程
![基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图1 基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图1](https://file.elecfans.com/web2/M00/81/C7/poYBAGOS_MqAKUBgAACem1uedn4675.png)
矩阵按键程序实现
根据是国内棉矩阵按键电路图,编写矩阵按键应用程序,轮徇K1~K8按键动作,当对应的按键按下后,返回对应的值:
矩阵按键:
复制/
************
按键表盘为: 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
***********************/
编程要点
(1)使能LED灯和矩阵按键的GPIO时钟。调用函数:
RCC_AHB1PeriphClockCmd();
(2)编写矩阵按键扫描程序。
(3)同2-STM32GPIO输入之按键
矩阵按键引脚配置
复制/
************************************************************************
* @brief KEY
_Config 按键初始化配置
* @brief 列检测初始化
* @param 无
* @retval 无
***********************************************************************/
static void KEY_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/*开启RCC时钟*/
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);
//设置引脚为
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
//设置引脚速度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);
//设置引脚为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
//设置引脚速度50MHZ
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}
矩阵按键扫描程序
复制
/************************************************************************
* @brief KEY_4_4_Scan 扫描函数 矩阵按键扫描,返回一个键值
* @brief 列检测初始化
* @param 无
* @retval uint8_t
***********************************
按键表盘为: 1 2 3 10
4 5 6 11
7 8 9 12
13 0 14 15
************************************
矩阵按键:
/************************************
按键表盘为: 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全部输出高。
if (((GPIOC->IDR &
0X00F0)) ==
0x0000)
// PC4-PC7为0则没有按键按下(第一次检测按键是否有按下)
{
return 0xFF;
}
else
{
Delay_ms(
10);
//软件延时
if (((GPIOC->IDR &
0X00F0)) ==
0x0000)
// PC4-PC7为0则没有按键按下(第二次检测按键是否有按下)
{
return 0xFF;
}
}
GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR &
0xfff0) |
0x0001));
//仅将PC0置高
switch ((GPIOC->IDR &
0X00f0))
//第一行,从PC4开始拉高,其余为0,PC5-PC7一样
{
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)
//等待按键释放,
GPIO_Write(GPIOC,
0x0000);
//重新让PC0到PC3全部输出低。
GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR &
0xfff0) |
0x0002));
//仅将PC1置高
switch ((GPIOC->IDR &
0X00F0))
//第一行,从PC4开始拉高,其余为0,PC5-PC7一样
{
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)
//等待按键释放
GPIO_Write(GPIOC,
0x0000);
//重新让PC0到PC3全部输出低。
GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR &
0xfff0) |
0x0004));
//仅将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);
//重新让PC0到PC3全部输出低。
GPIO_Write(GPIOC, ((GPIOC->ODR &
0xfff0) |
0x0008));
//仅将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)
//等待按键释放
GPIO_Write(GPIOC,
0x0000);
//重新让PC0到PC3全部输出低。
return KeyVal;
}
主函数
复制
int main(void)
{
uint8_t Key_value =
0;
// 来到这里的时候,系统的时钟已经被配置成72M。
LED_Config();
BEEP_Config();
SysTick_InitUP();
//配置10us中断一次
USART_Config();
KEY_Init();
//矩阵按键代码测试
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);
}
}
实验现象
![基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图2 基于STM32F103单片机的矩阵按键设计-单片机矩阵键盘程序流程图2](https://file.elecfans.com/web2/M00/81/C7/poYBAGOS_OWAG1zLAAErg2U4ucQ827.png)