基于STM32F103单片机的矩阵按键设计
需要知识点
按键的原理
gpio输入输出
寄存器操作，如果学过51或者对c语言很熟练这里不存在问题。寄存器说白了就是操作他们的位（寄存器我理解就是一串羊肉串，让你找出你先吃哪个，比如我要吃中间的哪一个该怎么取出来）
矩阵按键原理
本实验使用stm32f103单片机，主题代码通用的。
如果每个按键占用一个gpio引脚，对于使用多个按键来说就是一种资源的浪费，因此当我们在设计时，可以考虑矩阵这种方式。本实验使用4*4也就是16个按键。
矩阵按键相对于独立按键稍微麻烦一点。4x4矩阵按键按照矩阵方式分别分为4行4列。主要有两种方式，一种是逐行扫描、一种是行列扫描。
原理图：
逐行扫描
通过在矩阵按键的每一条行线上轮流输出低电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高电平的时候，说明有按键按下。然后，根据当前输出低电平的行号和检测到低电平的列号组合，判断是哪一个按键被按下。
行列扫描
首先，在全部行线上输出低电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一列有按键按下。
然后，反过来，在全部列线上输出低电平，检测矩阵按键的行线，当检测到的行线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一行有按键按下。
最后，根据检测到的行号和检测的列号组合，以判断是哪一个按键被按下。
按键检测说白了就是按键按下之后是不是导通的，而其他没有按下的按键是没有导通的，代码也不唯一，是多种多样的。这里就需要操作寄存器或者使用库函数的位操作。
流程
矩阵按键程序实现
根据是国内棉矩阵按键电路图，编写矩阵按键应用程序，轮徇k1～k8按键动作,当对应的按键按下后，返回对应的值：
矩阵按键：
/************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15 /k1-k4(行)/ /k5-k8（列）//************ k1--->pc0 k2--->pc1 k3--->pc2 k4--->pc3 k5--->pc4 k6--->pc5 k7--->pc6 ***********************/编程要点（1）使能led灯和矩阵按键的gpio时钟。调用函数：
rcc_ahb1periphclockcmd();
（2）编写矩阵按键扫描程序。
（3）同2-stm32gpio输入之按键
矩阵按键引脚配置/************************************************************************ * @brief key_config 按键初始化配置 * @brief 列检测初始化 * @param 无 * @retval 无 ***********************************************************************/static void key_config(void){ gpio_inittypedef gpio_initstructure; /*开启rcc时钟*/ rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioc, enable); /*k1-k4(行)*/ gpio_initstructure.gpio_pin = (gpio_pin_0 | gpio_pin_1 | gpio_pin_2 | gpio_pin_3); //设置引脚为 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp; //设置引脚速度50mhz gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(gpioc, &gpio_initstructure); /*k5-k8（列）*/ gpio_initstructure.gpio_pin = (gpio_pin_4 | gpio_pin_5 | gpio_pin_6 | gpio_pin_7); //设置引脚为推挽输出模式 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_ipd; //设置引脚速度50mhz gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(gpioc, &gpio_initstructure);}矩阵按键扫描程序/************************************************************************ * @brief key_4_4_scan 扫描函数 矩阵按键扫描，返回一个键值 * @brief 列检测初始化 * @param 无 * @retval uint8_t***********************************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15************************************矩阵按键： /************************************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15/************************************ k1--->pc0 k2--->pc1 k3--->pc2 k4--->pc3 k5--->pc4 k6--->pc5 k7--->pc6 ***********************************************************************/uint8_t key_4_4_scan(void){ u8 keyval = 0; gpio_write(gpioc, (gpioc->odr & 0xff00 | 0x000f)); // pc0-pc3全部输出高。 if (((gpioc->idr & 0x00f0)) == 0x0000) // pc4-pc7为0则没有按键按下(第一次检测按键是否有按下) { return 0xff; } else { delay_ms(10); //软件延时 if (((gpioc->idr & 0x00f0)) == 0x0000) // pc4-pc7为0则没有按键按下(第二次检测按键是否有按下) { return 0xff; } } gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0001)); //仅将pc0置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) //第一行，从pc4开始拉高，其余为0，pc5-pc7一样 { case 0x0010: keyval = 1; // pc4 break; case 0x0020: keyval = 2; // pc5 break; case 0x0040: keyval = 3; // pc6 break; case 0x0080: keyval = 10; // pc7 break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放， gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0002)); //仅将pc1置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) //第一行，从pc4开始拉高，其余为0，pc5-pc7一样 { case 0x0010: keyval = 4; break; case 0x0020: keyval = 5; break; case 0x0040: keyval = 6; break; case 0x0080: keyval = 11; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放 gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0004)); //仅将pc2置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) { case 0x0010: keyval = 7; break; case 0x0020: keyval = 8; break; case 0x0040: keyval = 9; break; case 0x0080: keyval = 12; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0008)); //仅将pc3置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) { case 0x0010: keyval = 13; break; case 0x0020: keyval = 0; break; case 0x0040: keyval = 15; break; case 0x0080: keyval = 16; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放 gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 return keyval;}主函数int main(void){ uint8_t key_value = 0; // 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72m。 led_config(); beep_config(); systick_initup(); //配置10us中断一次 usart_config(); key_init(); //矩阵按键代码测试 while (1) { key_value = key_4_4_scan(); if (key_value != 0xff) { delay_ms(200); printf(key_value=%d\\r\\n, key_value); } delay_ms(200); }}实验现象
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如果每个按键占用一个gpio引脚，对于使用多个按键来说就是一种资源的浪费，因此当我们在设计时，可以考虑矩阵这种方式。本实验使用4*4也就是16个按键。
矩阵按键相对于独立按键稍微麻烦一点。4x4矩阵按键按照矩阵方式分别分为4行4列。主要有两种方式，一种是逐行扫描、一种是行列扫描。
原理图：
逐行扫描
通过在矩阵按键的每一条行线上轮流输出低电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高电平的时候，说明有按键按下。然后，根据当前输出低电平的行号和检测到低电平的列号组合，判断是哪一个按键被按下。
行列扫描
首先，在全部行线上输出低电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一列有按键按下。
然后，反过来，在全部列线上输出低电平，检测矩阵按键的行线，当检测到的行线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一行有按键按下。
最后，根据检测到的行号和检测的列号组合，以判断是哪一个按键被按下。
按键检测说白了就是按键按下之后是不是导通的，而其他没有按下的按键是没有导通的，代码也不唯一，是多种多样的。这里就需要操作寄存器或者使用库函数的位操作。
流程
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矩阵按键：
/************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15 /k1-k4(行)/ /k5-k8（列）//************ k1--->pc0 k2--->pc1 k3--->pc2 k4--->pc3 k5--->pc4 k6--->pc5 k7--->pc6 ***********************/编程要点（1）使能led灯和矩阵按键的gpio时钟。调用函数：
rcc_ahb1periphclockcmd();
（2）编写矩阵按键扫描程序。
（3）同2-stm32gpio输入之按键
矩阵按键引脚配置/************************************************************************ * @brief key_config 按键初始化配置 * @brief 列检测初始化 * @param 无 * @retval 无 ***********************************************************************/static void key_config(void){ gpio_inittypedef gpio_initstructure; /*开启rcc时钟*/ rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioc, enable); /*k1-k4(行)*/ gpio_initstructure.gpio_pin = (gpio_pin_0 | gpio_pin_1 | gpio_pin_2 | gpio_pin_3); //设置引脚为 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp; //设置引脚速度50mhz gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(gpioc, &gpio_initstructure); /*k5-k8（列）*/ gpio_initstructure.gpio_pin = (gpio_pin_4 | gpio_pin_5 | gpio_pin_6 | gpio_pin_7); //设置引脚为推挽输出模式 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_ipd; //设置引脚速度50mhz gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(gpioc, &gpio_initstructure);}矩阵按键扫描程序/************************************************************************ * @brief key_4_4_scan 扫描函数 矩阵按键扫描，返回一个键值 * @brief 列检测初始化 * @param 无 * @retval uint8_t***********************************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15************************************矩阵按键： /************************************按键表盘为: 1 2 3 10 4 5 6 11 7 8 9 12 13 0 14 15/************************************ k1--->pc0 k2--->pc1 k3--->pc2 k4--->pc3 k5--->pc4 k6--->pc5 k7--->pc6 ***********************************************************************/uint8_t key_4_4_scan(void){ u8 keyval = 0; gpio_write(gpioc, (gpioc->odr & 0xff00 | 0x000f)); // pc0-pc3全部输出高。 if (((gpioc->idr & 0x00f0)) == 0x0000) // pc4-pc7为0则没有按键按下(第一次检测按键是否有按下) { return 0xff; } else { delay_ms(10); //软件延时 if (((gpioc->idr & 0x00f0)) == 0x0000) // pc4-pc7为0则没有按键按下(第二次检测按键是否有按下) { return 0xff; } } gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0001)); //仅将pc0置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) //第一行，从pc4开始拉高，其余为0，pc5-pc7一样 { case 0x0010: keyval = 1; // pc4 break; case 0x0020: keyval = 2; // pc5 break; case 0x0040: keyval = 3; // pc6 break; case 0x0080: keyval = 10; // pc7 break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放， gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0002)); //仅将pc1置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) //第一行，从pc4开始拉高，其余为0，pc5-pc7一样 { case 0x0010: keyval = 4; break; case 0x0020: keyval = 5; break; case 0x0040: keyval = 6; break; case 0x0080: keyval = 11; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放 gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0004)); //仅将pc2置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) { case 0x0010: keyval = 7; break; case 0x0020: keyval = 8; break; case 0x0040: keyval = 9; break; case 0x0080: keyval = 12; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 gpio_write(gpioc, ((gpioc->odr & 0xfff0) | 0x0008)); //仅将pc3置高 switch ((gpioc->idr & 0x00f0)) { case 0x0010: keyval = 13; break; case 0x0020: keyval = 0; break; case 0x0040: keyval = 15; break; case 0x0080: keyval = 16; break; } while (((gpioc->idr & 0x00f0)) > 0) //等待按键释放 gpio_write(gpioc, 0x0000); //重新让pc0到pc3全部输出低。 return keyval;}主函数int main(void){ uint8_t key_value = 0; // 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72m。 led_config(); beep_config(); systick_initup(); //配置10us中断一次 usart_config(); key_init(); //矩阵按键代码测试 while (1) { key_value = key_4_4_scan(); if (key_value != 0xff) { delay_ms(200); printf(key_value=%d\\r\\n, key_value); } delay_ms(200); }}实验现象
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