模块学习（五）——矩阵键盘

矩阵键盘的学习只是为了做一个简单的遥控器，主要目标还是后续的遥控器控制小车实现简单而精准的直行和转弯，加上前面的模块，锻炼自己PID的调试和理解能力。但毕竟矩阵键盘也算个模块嘛，就也记录一下，分享给有需要的同志。

（此代码是基于MSP430F5529系列，其他系列MCU均可用，自己修改引脚，配置IO口即可）

1.基本原理

矩阵键盘主要方便在16个按键只需要8个引脚即可实现控制，根据我们所学的4*4的矩阵可以很容易理解他的原理，无非就是先确定行（列），再确定列，即可确定某个具体的键位。方法自然而然也有很多种，用的比较多的就是行扫描法和列扫描法。

例如，我们确定第三行，第四列的键位该如何确定呢？我们利用行扫描法。将四个关于行的引脚设置为输出模式，四个关于列的引脚设置为输入模式（这里一定要是上拉输入）。随后，对四个关于行的引脚轮流给出低电平，给到第一行的时候，此时因为第一行的四个列引脚电平读取均为高，即证明第一行没有按键按下，当低电平给到第三行的时候，第四列电平读取为低电平，此时便可以确定是三行四列的按键按下！大概的流程便是如此。

2.上代码

/*

 * matrix_keybord.c

 *

 *  Created on: 2022年7月20日

 *      Author: S10

 */

#include "matrix_keyboard.h"

#include "oled.h"

/* 设置为列输入，行输出

 * 无入口参数

 * 无返回值

 */

void ROCI_Init(void)

{

    GPIO_setAsOutputPin(R1_Port,R1_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(R2_Port,R2_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(R3_Port,R3_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(R4_Port,R4_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(C1_Port,C1_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(C2_Port,C2_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(C3_Port,C3_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(C4_Port,C4_Pin);

}

/* 设置为行输入，列输出

 * 无入口参数

 * 无返回值

 */

void RICO_Init(void)

{

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(R1_Port,R1_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(R2_Port,R2_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(R3_Port,R3_Pin);

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(R4_Port,R4_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(C1_Port,C1_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(C2_Port,C2_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(C3_Port,C3_Pin);

    GPIO_setAsOutputPin(C4_Port,C4_Pin);

}

int key_scan_column(void)

{

    if(GPIO_getInputPinValue(C1_Port,C1_Pin) == GPIO_INPUT_PIN_LOW)

        return 5;

    else if(GPIO_getInputPinValue(C2_Port,C2_Pin) == GPIO_INPUT_PIN_LOW)

        return 6;

    else if(GPIO_getInputPinValue(C3_Port,C3_Pin) == GPIO_INPUT_PIN_LOW)

        return 7;

    else if(GPIO_getInputPinValue(C4_Port,C4_Pin) == GPIO_INPUT_PIN_LOW)

        return 8;

    else return 0;

}

char key_detect(void)

{

    ROCI_Init();//置为列输入，行输出

    GPIO_setOutputLowOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为低电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    OLED_ShowNum(0,0,key_scan_column(),2,10);

    if(key_scan_column() != 0)//扫描存在按键按下

    {

//        __delay_cycles(160000);

        delay_ms(10);//按键消抖

        if(key_scan_column() != 0 )//若依然判断有低电平，则确实有按键按下

        {

            switch(key_scan_column())

            {

                case 5: return '1';

                case 6: return '2';

                case 7: return '3';

                case 8: return '4';

                default:break;

            }

        }

    }

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputLowOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为低电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    if(key_scan_column() !=0 )//扫描存在按键按下

    {

        delay_ms(10);//按键消抖

        if(key_scan_column() !=0 )//若依然判断有低电平，则确实有按键按下

        {

            switch(key_scan_column())

            {

                case 5: return '5';

                case 6: return '6';

                case 7: return '7';

                case 8: return '8';

                default: break;

            }

        }

    }

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputLowOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为低电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    if(key_scan_column() !=0 )//扫描存在按键按下

    {

        delay_ms(10);//按键消抖

        if(key_scan_column() !=0 )//若依然判断有低电平，则确实有按键按下

        {

            switch(key_scan_column())

            {

                case 5: return '9';

                case 6: return 'a';

                case 7: return 'b';

                case 8: return 'c';

                default: break;

            }

        }

    }

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputLowOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为低电平

    if(key_scan_column() != 0 )//扫描存在按键按下

    {

        delay_ms(10);//按键消抖

        if(key_scan_column() != 0 )//若依然判断有低电平，则确实有按键按下

        {

            switch(key_scan_column())

            {

                case 5: return 'd';

                case 6: return 'e';

                case 7: return 'f';

                case 8: return 'g';

                default: break;

            }

        }

    }

    GPIO_setOutputHighOnPin(R1_Port,R1_Pin);//设置第一行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R2_Port,R2_Pin);//设置第二行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R3_Port,R3_Pin);//设置第三行为高电平

    GPIO_setOutputHighOnPin(R4_Port,R4_Pin);//设置第四行为高电平

    return '0';

}

/*

 * matrix_keyboard.h

 *

 *  Created on: 2022年7月20日

 *      Author: S10

 */

#ifndef MATRIX_KEYBOARD_H_

#define MATRIX_KEYBOARD_H_

#include "driverlib.h"

#define C1_Port GPIO_PORT_P1

#define C1_Pin  GPIO_PIN6

#define C2_Port GPIO_PORT_P6

#define C2_Pin  GPIO_PIN6

#define C3_Port GPIO_PORT_P3

#define C3_Pin  GPIO_PIN2

#define C4_Port GPIO_PORT_P2

#define C4_Pin  GPIO_PIN7

#define R1_Port GPIO_PORT_P6

#define R1_Pin  GPIO_PIN2

#define R2_Port GPIO_PORT_P6

#define R2_Pin  GPIO_PIN3

#define R3_Port GPIO_PORT_P6

#define R3_Pin  GPIO_PIN4

#define R4_Port GPIO_PORT_P7

#define R4_Pin  GPIO_PIN0

#define CPU_CLOCK       16000000

#define delay_us(us)    __delay_cycles(CPU_CLOCK/1000000*(us))

#define delay_ms(ms)    __delay_cycles(CPU_CLOCK/1000*(ms))

void ROCI_Init(void);

void RICO_Init(void);

int key_scan_column(void);

char key_detect(void);

#endif /* MATRIX_KEYBOARD_H_ */

在主函数中直接调用即可