国产MCU兆易GD32实现矩阵按键扫描

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-03-17 17:36 54阅读 0赞

一、矩阵键盘  
    为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。使用8个io口来进行16个按键的控制读取，可以减小io口的使用，用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。矩阵键盘检测方法主要有两种，一种是逐行扫描、一种是行列扫描。

![c528e70ecbf137483a70ce9e218bbd37.jpeg][]

1、逐行扫描  
    通过在矩阵按键的每一条行线上轮流输出低（高）电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高（低）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。

2、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。

二、程序设计

实现效果：逐行扫描矩阵键盘并打印出键值。  
思路：保持一列输出高，重复扫描行。  
接线：C为列，R为行  
四列： PB1 PB2 PB10 PB11  
四行： PA3 PA4 PA5 PA6

key.c

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "key.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>uint8_t i=0,j=0;//行、列号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>/*</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@Function ：key_Init</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@brief ：按键GPIO初始化函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@param ：void</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@retval : void</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*/</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>void Key_Init(void)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//使能GPIO时钟</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//四列 PB1 PB2 PB10 PB11 作为输出</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_1);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_2);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_11);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//四行 PA3 PA4 PA5 PA6 下拉输入 默认为低电平</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_3);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_4);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_5);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_6);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//列初始化为低电平</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_1);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_2);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_11);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>/*</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@Function ：Rank1_Scan(void)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@brief ：第一行扫描函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@param ：void</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*@retval : 0（可以返回行号i）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>*/</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>uint8_t Rank1_Scan(void)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//第一列输出高，其它三列输出低</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_1);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_2);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_11);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//检测第一行按键状态，为高则按下</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_3)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);//消抖</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_3)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY1);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//检测第二行按键状态，为高则按下</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_4)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_4)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY5);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//检测第三行按键状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_5)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_5)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY9);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//检测第四行按键状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_6)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_6)==1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>delay_1ms(10);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY13);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_1);//将第一列拉低回原状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>return 0;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

主函数

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "gd32f10x.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "gd32f103c_eval.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "systick.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "key.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>#include "usart.h"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>int main(void)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>systick_config();//系统时钟</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>//USART相关配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>Usart_Init();</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>Key_Init();</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>printf("Init OK!\r\n");</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>while(1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>Rank1_Scan();</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>}</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上是行扫描实现思路，剩下的按键只需将剩下的三列依次保持一列输出高，重复扫描行即可。

三、实验现象

实际测试均能准确打印出键值。

![9ea856719b108c4269f57827afabddc9.png][]

四、程序优化

行扫描程序有大量重复代码，可以使用循环语句嵌套条件选择语句将四列依次置高，这样就只需要一段通用的行扫描语句，降低重复率。

[c528e70ecbf137483a70ce9e218bbd37.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/66a89902b15b435f852124e111a5cd9e.png
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