本文基于标准函数库的工程实现stm32F103C8T6使用4*4的矩阵按键控制LED灯的亮灭及闪烁等功能。
程序源码：链接：https://pan.baidu.com/s/1_MPhvMduKCTP0MPG-Gtw3A?pwd=2syk
提取码：2syk
文章目录
一、矩形键盘介绍
1、硬件电路基本原理
2、两种识别方法介绍
3、硬件接线即使用
二、程序源码
1、矩阵键盘源码说明
2、主函数源码
三、实验现象
一、矩形按键介绍
1、硬件电路基本原理
矩阵键盘意思是指按键的电路排列类似于矩阵的按键，而不是按键的排列外表呈矩阵状。矩阵式键盘用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线，构成了一个具有N*N个按键的矩阵按键。由图中可见，这个4*4一共16个按键的矩阵按键只需要接8个IO口，若采用单个按键接法，却需要16个IO口，由此可见采用矩阵键盘可以大大提高IO口的利用率。
其原理图如下：
2、两种识别方法介绍
一般对于矩阵键盘，有扫描法和反转法识别按键状态。
2.1 反转法
反转法找出每个按键的码，程序中判断8个引脚的状态，进行对比，判断出是那哪按键被按下，每个按键的码值由行码和列码构成。
我们以行为输入，列为输出。这里行输入端需要使用上拉输入（即四个行引脚均为高电平），输出需要使用推挽输出（输出为低电平），然后读取四个行输入的状态，若读到某一行为低电平时，则对应行被按下，这样就可以获取到行码。
用同样的方法，将行跟列的输出输入对调再进行判断，这样就可以得到行码，结合行列码，我们就可以知道是哪个按钮被按下。
2.2 扫描法
扫描法：令所有的引脚都为高电平（行为输出，使用推挽输出高电平，列为输入，使用上拉电阻输入高电平），这时我们配置第一行为0，然后判断各列的输入状态，如某一列出出现低电平，则可判断出是第一行的某一列被按下；如果没有出现低电平，则令第二行引脚为0其余引脚为高电平，判断各列的输入状态；如此反复，若没有输入没有识别到低电平就继续对三四行进行判断，如此就可以对四行四列进行判断。
3、硬件接线及使用
由上图可知整个4*4的矩阵键盘一共为8个引脚，其中C1、C2、C3、C4为列，R1、R2、R3、R4为行，这里将行接到PA0,PA1,PA2,PA3 ，列接到PA4,PA5,PA6,PA7。
二、程序源码
1、矩阵键盘源码说明
这里我们用扫描法进行矩阵按钮的识别，详细如下：
在函数初始化的时候给矩阵按钮的所有引脚配置成1（高电平），然后在实行逐行扫描，先令第一行为0（低电平），这是第一行的四个按钮进行判断（读取GPIO的引脚电平），若有按钮为0（低电平）时，即按钮被按下。当按钮被按下时，会将对应的键码传送到变量key中。
由于是机械按键，在按钮被按下的时候要进行消抖，然后在按钮按下的状态进行一个循环读取，当按钮松开后再对后面的按钮进行扫描，防止多个按钮同时按下时出现误判的情况。
第一行扫描完成且没有按钮被按下后，按照上面的方法对剩余的三行进行扫描。
将识别的子程序放在while循环函数中，可进行无限循环判断，这样我们对矩阵按钮的识别函数就完成了。详细程序看下方代码即后面的注释
#include "stm32f10x.h"
#include "key.h"
#include "Delay.h"
u8 FLAG = 0; //FLAG这个变量为1时，证明有按钮正在被按下
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 = KEY_HANG; //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,KEY_HANG); //令GPIO的0,1,2,3引脚输出为1
/********************************************************************/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = lie1|lie2|lie3|lie4;
//使用GPIOA的4,5,6,7引脚为列 C1~C4对应矩形按钮的4,3,2,1引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //使用上拉输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,lie1|lie2|lie3|lie4); //令GPIO的4,5,6,7引脚输出为1
}
//端口配置后，GPIOA的所有端口输出均为高电平
void KEY_Scan(u8 *key)
{
GPIO_Write(GPIOA,0x00fe); //第一行 0000 0000 1111 1110 低四位为行 高四位为列
/*令第一行输出为低电平，这时再判断4个列的输入状态的值，
在按键没有被按下时，四列输出都是1，如果其中一列变为1，则可以判断S1按钮被按下*/
if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
{
Delay_ms(10); //去抖动
if(lie1_Input==0) //如果第一列被按下
{
FLAG = 1; //按钮判断变量
*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*/
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
//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(lie2_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 2;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
}
else if(lie3_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 3;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
}
else if(lie4_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 4;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
}
else //如果第一行四列中没有按钮被按下
{
FLAG = 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((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
{
Delay_ms(10);//去抖动
if(lie1_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 5;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
}
else if(lie2_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 6;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
}
else if(lie3_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 7;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
}
else if(lie4_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 8;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
}
else
{
FLAG = 0;
GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
}
}
GPIO_Write(GPIOA,0x00fb);//第三行
if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
{
Delay_ms(10);//去抖动
if(lie1_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 9;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
}
else if(lie2_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 10;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
}
else if(lie3_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 11;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
}
else if(lie4_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 12;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
}
else
{
FLAG = 0;
GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
}
}
GPIO_Write(GPIOA,0x00f7);//第四行
if((lie1_Input==0)||(lie2_Input==0)||(lie3_Input==0)||(lie4_Input==0))
{
Delay_ms(10);//去抖动
if(lie1_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 13;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie1));
}
else if(lie2_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 14;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie2));
}
else if(lie3_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 15;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie3));
}
else if(lie4_Input==0)
{
FLAG = 1;
*key = 16;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,lie4));
}
else
{
FLAG = 0;
GPIO_Write(GPIOA,0x00ff);
}
}
}
2、主函数源码
这里用上GPIOB的10,11,12三个引脚接LED彩灯模块，对应为R,G,B（红，绿，蓝）三色，主函数中有两个子函数段，一个为端口初始化，另一个则是LED闪烁变换的程序段，其中函数的参数为闪烁间隔的时间。其现象为：按下S1，红灯亮；按下S2，绿灯亮；按下S3，蓝灯亮；按下S4，熄灭所有灯；按下S5，以0.3s的间隔RGB轮流闪烁一次；按下S6，以0.5s的间隔RGB循坏闪烁3次
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.H"
#include "key.H"
/****************************************************/
/*引脚使用说明： */
/* 矩形键盘： C1~C4对应GPIOA 4,5,6,7 */
/* R1~R4对应GPIOA 0,1,2,3 */
/* LED中的R,G,B对应GPIOB 10,11,12 */
/****************************************************/
void GPIO_Config(void) //对GPIOB进行配置初始化
{
RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE );
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstructure;
GPIO_Initstructure .GPIO_Mode =GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Initstructure .GPIO_Pin=0X1D00 ; //0001 1100 0000 0000
GPIO_Initstructure .GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz ;
GPIO_Init (GPIOB ,&GPIO_Initstructure );
}
void LED_RGB(float time)
{
u16 t =time *1000;
GPIO_Write (GPIOB ,0X0400); // 0000 0100 0000 0000
Delay_ms (t);
GPIO_Write (GPIOB ,0X0800); // 0000 1000 0000 0000
Delay_ms (t);
GPIO_Write (GPIOB ,0X1000); // 0001 0000 0000 0000
Delay_ms (t);
GPIO_Write (GPIOB ,0X0000);
}
u8 key=0;
u8 k =0;
int main(void)
{
GPIO_Config ();
KEY_4x4_Init();
while(1)
{
KEY_Scan (&key);
if(FLAG == 1) //按键按下
{
FLAG = 0;
if(key==1) //按下S1，亮红灯
{
GPIO_SetBits (GPIOB ,GPIO_Pin_10 );
}
else if(key==2) //按下S2，亮绿灯
{
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11 );
}
else if(key==3) //按下S3，亮蓝灯
{
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12 );
}
else if(key==4) //按下S4，关闭所有灯
{
GPIO_Write (GPIOB,0X0000); //0000 0000 0000 0000
}
else if(key==5)
{
LED_RGB (0.3); //子函数参数为时间，单位为s
}
else if(key==6)
{
for(k=0;k<3;k++)
{
LED_RGB (0.5);
}
}
}
}
}
三、实验现象展示
矩阵按键
本人也是初学STM32，在学习的同时以初学者的角度来理解说明，如果文章有错误的地方，请大家多多指正，谢谢！！！
