矩阵键盘

一、理论

1、矩阵键盘的识别与编码：

step1:判断键盘中有无按键按下
因为矩阵键盘的接口中只有四个行线是在一组I/O口上的，为了便于识别，所以将行拉高，列拉低 若四个行线不全为高电平，则表示有按键按下。
step2:判断闭合按键的所在的位置
在确认有按键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。
①扫描法：依次将行线置为低电平即在置某根行线为低电平时，其他线全为高电平。再逐个检查列线的状态。
②反转法：行全扫描，读取列码；列全扫描，读取行码。将行、列码组合在一起，得到按键的键码。
step3:根据闭合键的键码，采用查表法或者计算法得到自定义的键值。

2、矩阵键盘的工作方式：

①查询扫描
把键盘扫描子程序和其他子程序并列在一起，单片机循环分时运行各个子程序。当按键按下并且单片机查询到的时候立即响应键盘输入操作。
②定时扫描
定时器，灵活多样，方法较多。
③中断扫描
依赖于硬件(如四路与门等)，利用外部中断。

二、原理图

三、Template1

Template1使用状态机的方法进行按键的扫描识别，用定时器来替代软件延时，没必要纠结于反转法还是行扫描法。
无法实现长按短按以及多个同时按下的识别，但写法较为简单，适用于要求较少的情况。
来自国信长天官方电子版例程的改编。

1、矩阵键盘扫描函数：

//--------------------------矩阵键盘扫描--读取矩阵键盘键值--------------//
void keyscan16(void)         //每隔10ms扫描一次
{static uchar hang;  //行static uchar key_state=0;if(key_flag==1)key_flag = 0;else return;switch(key_state){case 0:{P44=0;P42=0;P3=0X0F;  //行拉高，列拉低if(P3 != 0X0F)   //有按键按下key_state=1;}break;case 1:{P44=0;P42=0;P3=0X0F;  //行拉高，列拉低if(P3 != 0X0F)   //有按键按下{if(P30 == 0) hang = 1;if(P31 == 0) hang = 2;if(P32 == 0) hang = 3;if(P33 == 0) hang = 4;//确定列switch(hang){case 1:{P44=1;P42=1;P3=0XF0;  //列拉高，行拉低if(P44 == 0) {key_value=7;key_state=2;}        //S7else if(P42 == 0) {key_value=11;key_state=2;}  //S11else if(P35 == 0) {key_value=15;key_state=2;}  //S15else if(P34 == 0) {key_value=19;key_state=2;}  //S19}break;case 2:{P44=1;P42=1;P3=0XF0;  //列拉高，行拉低if(P44 == 0) {key_value=6;key_state=2;}         //S6else if(P42 == 0) {key_value=10;key_state=2;}   //S10else if(P35 == 0) {key_value=14;key_state=2;}    //S14else if(P34 == 0) {key_value=18;key_state=2;}   //S18}break;case 3:{P44=1;P42=1;P3=0XF0;  //列拉高，行拉低if(P44 == 0) {key_value=5;key_state=2;}            //S5else if(P42 == 0) {key_value=9;key_state=2;}    //S9else if(P35 == 0) {key_value=13;key_state=2;}    //S13else if(P34 == 0) {key_value=17;key_state=2;}     //S17}break;case 4:{P44=1;P42=1;P3=0XF0;  //列拉高，行拉低if(P44 == 0) {key_value=4;key_state=2;}         //S4else if(P42 == 0) {key_value=8;key_state=2;}    //S8else if(P35 == 0) {key_value=12;key_state=2;}   //S12else if(P34== 0) {key_value=16;key_state=2;}    //S16} break;                }}else{key_state=0;    }}break;case 2:{P44=0;P42=0;P3=0X0F;  //行拉高，列拉低if(P3 == 0X0F) //按键放开key_state=0;}break;}}

2、定时器初始化及定时器服务函数：

//----------------------------定时器1服务函数，数码管显示&按键消抖----------------//
void Timer1_Service()
{static uchar in_T1=0;  //1ms定时器T1计满溢出的次数TR1 = 1;        //定时器1开始计时if(TF1 == 1)   //TF1为1，1ms定时时间已到{Timer1Init();  //关定时器;重装初值;清除TF1标志SEG_Disp(SEG_Code,SEG_Position);  //动态数码管显示，1ms执行一次if(++SEG_Position == 8) SEG_Position=0;if(++in_T1 == 10){in_T1=0;key_flag = 1;  //10ms按键扫描标志位置1}TR1 = 1;     //定时器1开始计时}
}//------------------------------------定时器1初始化，------------//
void Timer1Init(void)       //1毫秒@12.000MHz
{TR1 = 0;                  //关定时器1AUXR |= 0x40;       //定时器时钟1T模式TMOD &= 0x0F;       //设置定时器模式TL1 = 0x20;       //设置定时初值TH1 = 0xD1;        //设置定时初值TF1 = 0;       //清除TF1标志//TR1 = 1;        //定时器1开始计时
}

3、部分主程序：

bit key_flag = 0;       //按键10ms扫描标志位
uchar key_value=0;      //按键值void main(void)
{All_Init();Timer1Init();       //1毫秒@12.000MHz定时器1初始化while(1){keyscan16();sprintf(SEG_Buf,"%04u",(uint)key_value);SEG_Tran(SEG_Buf,SEG_Code);   //动态数码管显示转换Timer1_Service();             //定时器1服务函数，数码管显示}
}

4、Notes:

●key_flag按键扫描标志位，初始值为0。
○在定时器服务函数Timer1_Service()中定时10ms到key_flag被置1；
○进入矩阵键盘扫描函数keyscan16()中先判断key_flag是否为1，若为1则先将key_flag置0再继续执行，若为0则跳出。
○key_flag按键扫描标志位保证了10ms进行一次按键扫描

●矩阵键盘扫描函数keyscan16()每10ms执行一次按键扫描，子函数里的静态局部变量按键状态 key_state有0，1，2三个值，初始值为0。
○一次按键识别要进行三次按键扫描。
○ key_state为0表示本次按键识别还未开始。10ms到进行第一次按键扫描，有无按键按下，若检测到低电平，将key_state置1，表示又可能有按键按下；若无低电平，则继续保持为0，等待下一个10ms。
○ key_state为1表示已经扫描到一次低电平。10ms到进行第二次按键扫描，先检测有无按键按下，若检测到低电平就继续进行按键值的判断，并将key_state置为2；若没检测到低电平，则将 key_state置零，本次按键识别结束。
○ key_state为2表示已经进行完按键是否按下和具体按键键值的判断，进行松手检测，防止重入。若按键以放开，将key_state置0，本次按键识别结束。

●定时器溢出响应依旧使用的是查询法，担心如果用中断法响应定时器溢出，会对其他部分产生影响。自拟了一个定时器服务子函数Timer1_Service()，通过查询定时器1的溢出标志位TF1来决定是否进入定时器服务子函数Timer1_Service()。使用静态局部变量in_T1来判断计时溢出的次数，10次时，10ms时间到。实现数码管和按键公用一个定时器。

●采用状态法进行按键识别扫描，系统实时性好，且每10ms扫描可以防止抖动。

●无法实现长按短按以及多个同时按下的识别，但写法较为简单。
●来源于国信长天的电子版例程，原为中断法响应定时器溢出，改为查询标志位法。还有其他细节和习惯的修改。

附、按键的识别方法_状态法进行按键扫描_流程图|状态转换图

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