代码收藏家技术教程 2024-06-15

STM32 4×4矩阵按键超详细分析！

矩阵键盘的基本结构

定义：

矩阵键盘，又称为行列式键盘，是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上设置一个按键，因此键盘中按键的个数是4×4个。

优势：

这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率，节约单片机的资源。（8引脚控制16按键）

硬件连接

行线与列线：在硬件上，4条行线连接到微控制器的输出引脚，而4条列线连接到微控制器的输入引脚。

按键位置：每个按键位于行线和列线的交叉点上。

GPIO初始化

行

行线

通常设置为输出模式，用于向列线发送扫描信号。

扫描信号

行线的主要功能是向列线发送扫描信号。当某一行线被设置为低电平时，与之相交的列线会被检测（若相对应的按键被按下，列线被检测为低电平）以判断是否有按键被按下。

确定按键行

通过依次将每一行线设置为低电平（可以逐行扫描键盘）。当检测到列线上有低电平时，可以确定被按下的按键位于当前选中的行上。若列线上无低电平，那么将此行线设置为高电平，下一行设置为低电平，进行新一轮按键检测。

列

列线

设置为输入模式，用于读取按键状态。

读取按键状态

列线的主要功能是读取按键状态。（STM32就靠列线来确认按键状态）当某一行线被选中（设置为低电平）时，微控制器会读取所有列线的电平状态，以判断是否有按键被按下。

注意事项

在实际应用中，还需要考虑去抖处理、中断处理等因素，以确保按键检测的准确性和稳定性。

代码详解

初始化

void KEY_4x4_Init(void)     //键盘IO口配置及初始化
{
 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;       	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);      
	//使用GPIOA的0,1,2,3引脚为行 R1~R4对应矩形按钮的5,6,7,8引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;  
   //行  0123
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     //使用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);   
//令GPIO的0,1,2,3引脚输出为1
	/********************************************************************/
	/********************************************************************/
	/********************************************************************/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;         
//使用GPIOA的4,5,6,7引脚为列  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;        //使用上拉输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);	
//令GPIO的4,5,6,7引脚输出为1	
}

这里比较重要的是，我们需要将0-7的I/O口全部拉成高电平！我们后面检测的是低电平，所以你不设置，全部都是低电平。直接让自己的按键默认全部按下（成为一个导线（手动滑稽一下））。

按键检测

首先讲一讲我们都部分参数，方便接下来的理解。

u8 anxian = 0;  //anxian这个变量为1时，证明有按钮正在被按下
*key = 1;   
//输出key的值为1传递到主函数，当值为x时，则说明按钮Sx被按下，在变量前增加*，为c语言中的指针操作，使用指针进行地址传递，在子函数中修改的值在主函数中可以利用地址读取，而不需要利用子函数返回值，然后主函数在增加一个变量进行接收。

开始吧！

void KEY_Scan(u8 *key) 
{	 	
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fe); 
	if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0))   
	{
		Delay_ms(10);  
		
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)   
		{
			anxian = 1;    
			*key = 1;   
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4));   
				//当按钮处于被按下的状态的时候，程序一直卡在循环读取按钮的状态，避免多按钮同时按下时读取错误
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)
		{
			anxian = 1;
			*key = 2;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)
		{
			anxian = 1;
			*key = 3;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 4;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7));
		}
		else  //如果第一行四列中没有按钮被按下
		{
			anxian = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}//第一行判断完成，这是我们判断第二行
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fd);    //第二行         
	if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0))
	{
		Delay_ms(10);
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)
		{
			anxian = 1;
			*key = 5;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)
		{
	     	anxian = 1;
			*key = 6;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 7;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0)
		{	 
	    	anxian = 1;
			*key = 8;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7));
		}
		else 
		{
			anxian = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	GPIO_Write(GPIOA,0x00fb);//第三行
	if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0))
	{
		Delay_ms(10);
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)
		{
			anxian = 1;
			*key = 9;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)
		{
	     	anxian = 1;
			*key = 10;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 11;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 12;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7));
		}
		else 
		{
			anxian = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	GPIO_Write(GPIOA,0x00f7);//第四行
	if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0))
	{
		Delay_ms(10);
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)
		{
			anxian = 1;
			*key = 13;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)
		{
	     	anxian = 1;
			*key = 14;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 15;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6));
		}
		else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0)
		{
	    	anxian = 1;
			*key = 16;
			while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7));
		}
		else 
		{
			anxian = 0;
			GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
		}
	}
	
}

我们拉出来讲一个（第一行）。

GPIO_Write(GPIOA,0x00fe);（0000 0000 1111 1110）

根据我们打开串口的位置可知——>低四位为行，所以1110可得将第一行的电位设置为0，即低电平，高四位为列，所以11111可得前四列全部保持高电平，等待我们按下按键。

这里属于炫技了，其实你可以手都复位GPIO_Pin_0使其为低电平。其他不改变！

if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)||(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0))

判断四列中是否有是否为电平拉低（||或语句）

Delay_ms(10);

进行延时，模拟真实案件情况：消除按键抖动

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4)==0)

//如果第一列处于低电平则表示第一列被按下
       {
           anxian = 1;
           *key = 1;
           while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4));
当按钮处于被按下的状态的时候，程序一直卡在循环读取按钮的状态，避免多按钮同时按下时读取错误（必须有这个否则代码运行顺序会混乱）
       }

else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)==0)
       {
           anxian = 1;
           *key = 2;
           while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5));
       }
       else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==0)
       {
           anxian = 1;
           *key = 3;
           while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6));
       }
       else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7)==0)
       {
       anxian = 1;
           *key = 4;
           while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7));
       }

到这里都是一列一列的判断，掌握一个就行
       else //如果第一行四列中没有按钮被按下
       {
           anxian = 0;
           GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);

（0000 0000 1111 1111）

再次全部拉高，按键程序中断！
}
}

第一行判断完成，判断第二行

主函数使用

KEY_Scan (&key);
		if(FLAG == 1)    
		{
			FLAG = 0;
			if(key==1)  
			{
				//运行我需要的代码。
			}

在主函数时因为Key是一个指针所以在调用时使用&key

当按键被按下时：FLAG置1——判断按键FLAG为1进入if函数内部——再将FLAG置零用于下次判断——如果我们接受到key指针的返回值为1——运行我们的程序！！！！

作者：STM大善人

stm32 矩阵键盘

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