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第七节 矩阵键盘模块

news 来源：原创 2025/6/30 9:14:14

目录

一、矩阵键盘

二、扫描的概念

（1）、数码管扫描（输出扫描）

（2）、矩阵键盘扫描（输入扫描）

（3）、行列扫描

（一）、按行扫描

（二）、按列扫描

三、keil模板设计

四、程序设计

（一）、按键显示数值

（1）、main.c

（2）、Delay.h

（3）、Delay.c 

（4）、LCD1602.h

（5）、LCD1602.c

（6）、MatrixKey.h

 （7）、MatrixKey.c

（二）、密码锁

main.c

四、参考文献

一、矩阵键盘

        在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。

        采用逐行或逐列的“扫描”，就可以读出任何位置按键的状态。

实物图：

原理图：

（一）硬件连接

        矩阵键盘由行线（P10 - P17 对应行，可看原理图中下方 P 开头引脚）和列线（S1 - S16 对应按键，行列交叉处为按键）组成。行线、列线通过按键实现通断控制，比如某行线与某列线间按键按下，对应的行和列就会导通。

（二）扫描原理

        采用行列扫描法。先让一行输出低电平，其他行高电平，然后读取列线电平。若某列电平为低，说明该行该列交叉处按键按下；依次对每行扫描，就能确定哪个按键被按下。

二、扫描的概念

（1）、数码管扫描（输出扫描）

        原理：显示第1位→显示第2位→显示第3位→……，然后快速循环这个过程，最终实现所有数码管同时显示的效果。

（2）、矩阵键盘扫描（输入扫描）

        原理：读取第1行(列)→读取第2行(列) →读取第3行(列) → ……，然后快速循环这个过程，最终实现所有按键同时检测的效果。

以上两种扫描方式的共性：节省I/O口。

（3）、行列扫描

（一）、按行扫描

        P14—P17口：如果将某一个口设置成1，按键无论是否按下都不能检测到，而将P16设置为0，当P13也是0，则S5按下；当P14也是0，则S6按下；以此类推。（由于内部电路连接出现问题，不建议使用行扫描） 

（二）、按列扫描

        P10—P13口：如果将某一个口设置成1，按键无论是否按下都不能检测到，而将P13设置为0，当P14也是0，则S13按下；当P15也是0，则S9按下；以此类推。 

三、keil模板设计

在左下角，选择Templates，右键选择 Configue Templates。 

        点击红色X旁边按钮新建一个模板，输入名字和内容（Text下方输入）即可。 

四、程序设计

（一）、按键显示数值

（1）、main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "MatrixKey.h"
void main(){unsigned char KeyNumber=0;LCD_Init();LCD_ShowString(1,1,"Hello World");while(1){KeyNumber=MatrixKey();if(KeyNumber)LCD_ShowNum(2,1,KeyNumber,2);}}

（2）、Delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_Hvoid Delay(unsigned int xms);#endif

（3）、Delay.c 

void Delay(unsigned int xms)		//@12.000MHz
{unsigned char i, j;while(xms--){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}

（4）、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

（5）、LCD1602.c

#include <REGX52.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');}
}

（6）、MatrixKey.h

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

 （7）、MatrixKey.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"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;}

（二）、密码锁

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward, Count;void main()
{LCD_Init();//上电初始化LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");while(1){KeyNum=MatrixKey();if(KeyNum){if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10{if(Count<4)  //次数判断{Passward *= 10;         //密码左移一位Passward += KeyNum%10;  //获取一位密码Count++;  //计次加一}LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);}if(KeyNum == 11)  //是否按下S11确认{if(Passward == 4399){LCD_ShowString(1, 14, "OK ");Passward = 0;  //密码清零Count = 0;     //计次清零LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示}else{LCD_ShowString(1, 14, "ERR");Passward = 0;  //密码清零Count = 0;     //计次清零LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示}}if(KeyNum == 12)  //是否按下S12取消{Passward /= 10;  //密码清零Count--;     //计次清零LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示}}}
}

四、参考文献

 51 单片机[6]：矩阵键盘及密码锁_矩阵键盘密码锁-CSDN博客

【51单片机】矩阵键盘_51单片机矩阵键盘-CSDN博客

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