基于STM32F103单片机的矩阵按键设计
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。4x4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：
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
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：
/************
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
/************************************************************************
* @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
/************************************************************************
* @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
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 ", Key_value);
}
Delay_ms(200);
}
}
实验现象
