嵌入式51单片机04-矩阵按键系列

文章目录

- 矩阵按键
- - 一、矩阵按键基础知识
  - 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
      - （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
      - （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
      - （3）实验结果

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

在这里插入图片描述

（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

在这里插入图片描述

（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

在这里插入图片描述

（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OK
					LCD_ShowString(2,1,"open 202352188" );
					Delay(3000);
					LCD_ShowString(2,1,"              " );
				}
				else				//否则
				{
					LCD_ShowString(1,14,"ERR");	//显示ERR
					Delay(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
			}
		}
	}
}