嵌入式51单片机04-矩阵按键系列

矩阵按键

一、矩阵按键基础知识

• 矩阵按键工作原理：

  • 逐行扫描：通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过判断低四位数据中哪一位为零来判断哪一个按键被按下。

  • 逐列扫描：通过低四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过判断高四位数据中哪一位为零来判断哪一个按键被按下。

  • 行列扫描：高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到数据，低四位不全部为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是哪一行有按键按下，这样就能确定是哪一个按键被按下。

• 矩阵按键原理图：
  

• LCD1602原理图
  

二、矩阵按键系列代码

1. 矩阵按键操作（显示数字）

（1）仿真电路图

（2）源代码

LCD1602.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0//函数定义：
/* @brief  LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms* @param  无* @retval 无*/
void LCD_Delay()
{unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);
}/* @brief  LCD1602写命令* @param  Command 要写入的命令* @retval 无*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_DataPort=Command;LCD_EN=1;LCD_Delay();LCD_EN=0;LCD_Delay();
}/* @brief  LCD1602写数据* @param  Data 要写入的数据* @retval 无*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_DataPort=Data;LCD_EN=1;LCD_Delay();LCD_EN=0;LCD_Delay();
}/* @brief  LCD1602设置光标位置* @param  Line 行位置，范围：1~2* @param  Column 列位置，范围：1~16* @retval 无*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{if(Line==1){LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));}else if(Line==2){LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));}
}/* @brief  LCD1602初始化函数* @param  无* @retval 无*/
void LCD_Init()
{LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}/* @brief  在LCD1602指定位置上显示一个字符* @param  Line    行位置，范围：1~2* @param  Column  列位置，范围：1~16* @param  Char    要显示的字符* @retval 无*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{LCD_SetCursor(Line,Column);LCD_WriteData(Char);
}/* @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给字符串* @param  Line 起始行位置，范围：1~2* @param  Column 起始列位置，范围：1~16* @param  String 要显示的字符串* @retval 无*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=0;String[i]!='\\0';i++){LCD_WriteData(String[i]);}
}/* @brief  返回值=X的Y次方*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{unsigned char i;int Result=1;for(i=0;i<Y;i++){Result*=X;}return Result;
}/* @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给数字* @param  Line 起始行位置，范围：1~2* @param  Column 起始列位置，范围：1~16* @param  Number 要显示的数字，范围：0~65535* @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5* @retval 无*/
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');}
}/* @brief  在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字* @param  Line 起始行位置，范围：1~2* @param  Column 起始列位置，范围：1~16* @param  Number 要显示的数字，范围：-32768~32767* @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5* @retval 无*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;unsigned int Number1;LCD_SetCursor(Line,Column);if(Number>=0){LCD_WriteData('+');Number1=Number;}else{LCD_WriteData('-');Number1=-Number;}for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');}
}/* @brief  在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字* @param  Line 起始行位置，范围：1~2* @param  Column 起始列位置，范围：1~16* @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF* @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~4* @retval 无*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i,SingleNumber;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;if(SingleNumber<10){LCD_WriteData(SingleNumber+'0');}else{LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');}}
}/* @brief  在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字* @param  Line 起始行位置，范围：1~2* @param  Column 起始列位置，范围：1~16* @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111* @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16* @retval 无*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');}
}

LCD1602.h

#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);#endif

Delay.c

void Delay(unsigned int xms)
{unsigned char i, j;while(xms--){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}

Delay.h

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__void Delay(unsigned int xms);#endif

MatrixKey.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"/* @brief  矩阵键盘读取按键键码* @param  无* @retval KeyNumber 按下按键的键码值如果按键按下不放，程序会停留在此函数，松手的一瞬间，返回按键键码，没有按键按下时，返回0*/
unsigned char MatrixKey()
{unsigned char KeyNumber=0;P1=0xFF;P1_3=0;if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=1;}if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=5;}if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=9;}if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=13;}P1=0xFF;P1_2=0;if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=2;}if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=6;}if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=10;}if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=14;}P1=0xFF;P1_1=0;if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=3;}if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=7;}if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=11;}if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=15;}P1=0xFF;P1_0=0;if(P1_7==0){ Delay(20); while(P1_7==0); Delay(20); KeyNumber=4;}if(P1_6==0){ Delay(20); while(P1_6==0); Delay(20); KeyNumber=8;}if(P1_5==0){ Delay(20); while(P1_5==0); Delay(20); KeyNumber=12;}if(P1_4==0){ Delay(20); while(P1_4==0); Delay(20); KeyNumber=16;}return KeyNumber;
}

MatrixKey.h

#ifndef __MATRIXKEY_H__
#define __MATRIXKEY_H__unsigned char MatrixKey();#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"unsigned char KeyNum;void main()
{LCD_Init();LCD_ShowString(1,5,"20230423");while(1){KeyNum = MatrixKey();if(KeyNum){LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);}}
}

（3）实验结果

2. 矩阵按键操作（控制数码管）

（1）仿真电路图

（2）源代码

LCD1602.c ：与上述同名文件相同

LCD1602.h ：与上述同名文件相同

Delay.c： 与上述同名文件相同

Delay.h ：与上述同名文件相同

MatrixKey.c： 与上述同名文件相同

MatrixKey.h ：与上述同名文件相同

smg.c

#include "smg.h"
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;unsigned int smgduan[]={0x00,0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void smg_duan(unsigned char lsa,unsigned char lsb,unsigned char lsc)
{LSA = lsa;LSB = lsb;LSC = lsc;
}void DigDisplay()  
{unsigned int i;for(i = 0;i < 8;i++){switch(i)	 {case(0):LSA = 0; LSB = 0; LSC = 0; P3 = smgduan[9]; break;case(1):LSA = 1; LSB = 0; LSC = 0; P3 = smgduan[1]; break;case(2):LSA = 0; LSB = 1; LSC = 0; P3 = smgduan[4]; break;case(3):LSA = 1; LSB = 1; LSC = 0; P3 = smgduan[0]; break;case(4):LSA = 0; LSB = 0; LSC = 1; P3 = smgduan[3]; break;case(5):LSA = 1; LSB = 0; LSC = 1; P3 = smgduan[2]; break;case(6):LSA = 0; LSB = 1; LSC = 1; P3 = smgduan[0]; break;case(7):LSA = 1; LSB = 1; LSC = 1; P3 = smgduan[2]; break;}Delay(20); P3 = 0x00;}
}

smg.h

#ifndef __SMG_H__
#define __SMG_H__extern unsigned int smgduan[];void smg_duan(unsigned char lsa,unsigned char lsb,unsigned char lsc);
void DigDisplay(void);#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
#include "smg.h"unsigned char KeyNum;void main()
{smg_duan(1,1,1);LCD_Init();LCD_ShowString(1,5,"20230423");while(1){KeyNum = MatrixKey();if(KeyNum){LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);P3 = smgduan[KeyNum];}}
}

（3）实验结果

3. 矩阵按键操作（电子密码锁）

（1）仿真电路图

（2）源代码

LCD1602.c ：与上述同名文件相同

LCD1602.h ：与上述同名文件相同

Delay.c ：与上述同名文件相同

Delay.h ：与上述同名文件相同

MatrixKey.c ：与上述同名文件相同

MatrixKey.h ：与上述同名文件相同

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"unsigned char KeyNum;
unsigned int Password,Count;void main()
{LCD_Init();LCD_ShowString(1,1,"Password:");while(1){KeyNum=MatrixKey();if(KeyNum){if(KeyNum<=10)	//如果S1~S10按键按下，输入密码{if(Count<4)	//如果输入次数小于4{Password*=10;				//密码左移一位Password+=KeyNum%10;		//获取一位密码Count++;	//计次加一}LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	//更新显示}if(KeyNum==11)	//如果S11按键按下，确认{if(Password==2345)	//如果密码等于正确密码{LCD_ShowString(1,14,"OK ");	//显示OKLCD_ShowString(2,1,"open 202352188" );Delay(3000);LCD_ShowString(2,1,"              " );}else				//否则{LCD_ShowString(1,14,"ERR");	//显示ERRDelay(2000);}LCD_ShowString(1,14,"   ");	Password=0;		//密码清零Count=0;		//计次清零LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	//更新显示}if(KeyNum==12)	//如果S12按键按下，取消{Password=0;		//密码清零Count=0;		//计次清零LCD_ShowNum(2,1,Password,4);	//更新显示}}}
}

（3）实验结果

周公解梦