51单片机入门：矩阵键盘与简单密码锁项目

橘色控制行，蓝色控制列

1.扫描的概念

数码管扫描（输出扫描） 原理：显示第1位→显示第2位→显示第3位→......，然后快速循环这个过程，最终实现所有数码管同时显示的效果

矩阵键盘扫描（输入扫描） 原理：读取第1行(列)→读取第2行(列) →读取第3行(列) → ......，然后快速循环这个过程，最终实现所有按键同时检测的效果

以上两种扫描方式的共性：节省I/O口

（举例子，1080p的视频，1080*1920这么多个像素点，再乘以三来显示彩色部分，如果是每一个都配备io口就需要1080*1920*3这么多个串口；但是事实上我们使用扫描的方式来做的，就只需要1080+1920=3000个口，再乘以三就是9000个io口）

2.扫描原理

跟独立按键类似，独立按键就是一端接地，另一端四个接口独立控制

在这个打的矩阵中，只要先控制行的高低电平，然后一行一行的读取下来就可以实现扫描，进而判断每个案件是否被按下

在我们的开发板中，因为引脚冲突，我们这里采取逐列扫描来避免蜂鸣器响起

3.代码实现

3.1keil5的小技巧

在左侧的templates Window中，大家应当是有默认的内容的，我们右键，新建一个模版

然后就可以把相关模版放到里面，注意最后编辑结束要小心放置光标位置哈，然后在使用双击就可以自动跳转光标~

3.2代码实现

1.获取键码值函数

逻辑：

首先让所有串口都设置为1，也就是P1=0xff；然后列扫描，一次让一列的值编程0，在检测行的端口电平是否为0；如果是，就表明他被按下了，那么就等待20ms让他消抖，然后如果人的手没有移开就等待（用一个while循环解决问题）松手了，跳出循环，然后还是延时20ms，然后再让KeyNumber被赋值，返回；

MatrixKey,c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
unsigned char MatrixKey()
{
/**
  * @brief 矩阵键盘读取按键键码
  * @param  无
  * @retval KeyNumber 按下的按键键码
	如果按键按下不放，按键会留在此函数，松手瞬间返回按键键码，没有按键按下，返回0
  */
	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

2.小小项目：密码锁实现

这个是博主自己琢磨的嘻嘻，跟江协科技up上课的逻辑有较大不同捏（骄傲）（被打）

up的内容使用了一个大的完整循环，我这里根据逻辑的不同使用了三个循环，逻辑更完善，希望你能耐心看完~

目标：首先设置密码；然后显示设置成功；然后可以输入密码，如果正确就显示OK，否则显示ERR；如果输入错误了，可以重新输入

包含的头文件都在前面的文章内，因为我们使用的是模块化编程，所以不会重复的写相似的代码

51单片机入门：模块化编程-CSDN博客

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Password;
unsigned int tmp;
unsigned int cnt;
unsigned int cnt2;
void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Set Password:");
	cnt=0;
	tmp=0;
	cnt2=0;
	while(1)
	{
		KeyNum=MatrixKey();
		if(KeyNum)
		{
			if(KeyNum<=10&&cnt<4)//密码区
			{
				Password*=10;
				Password+=KeyNum%10;//密码左移一位
				cnt++;//输入次数只有小于4才能继续加加
				LCD_ShowNum(2,1,Password,4);
			}
			//KeyNum=MatrixKey();
			else if(KeyNum==11)//确认键
			{
				break;
			}
		}
    }
	
	while(1)
	{
		KeyNum=MatrixKey();
	    LCD_ShowString(1,1,"Set completed:");
	    LCD_ShowNum(2,1,tmp,4);
		if(KeyNum)
			break;
	}
	
	    cnt=0;
	    LCD_ShowString(1,1,"              ");
	
	while(1)
	{
		
		LCD_ShowString(1,1,"Imput:");
		KeyNum=MatrixKey();
		if(KeyNum)
		{
			if(KeyNum<=10&&cnt<4)//密码区
			{
				tmp*=10;
				tmp+=KeyNum%10;//密码左移一位
				cnt++;//输入次数只有小于4才能继续加加
				LCD_ShowNum(2,1,tmp,4);
			}
			if(KeyNum==11)//确认键
			{
				if(tmp==Password)
				{
					LCD_ShowString(1,14," OK");
					LCD_ShowNum(2,1,0,4);
					tmp=0;
					cnt=0;
				}
				
				else
				{
					LCD_ShowString(1,14,"ERR");
					LCD_ShowNum(2,1,0,4);
					tmp=0;
					cnt=0;
				}

			}
			if(KeyNum==12)
			{
				LCD_ShowNum(2,1,0,4);
				tmp=0;
				cnt=0;
			}
		}
		
	}
}

这里介绍实现逻辑：

首先，重中之重！单片机学习逻辑和C语言有区别；虽然说循环语句的目的都是为了省掉重复的计算；但是C语言中这种语句的目的通常是以得到了某种条件而终止，他更像是为了得到某一个结果而结束；而单片机的循环往往是一个while（1） ，在C语言基本不可能见到，因为他的目的是让程序一遍遍的跑，就像前面提及的扫描的概念，一遍遍的快速跑程序，为了观察使用者是否按下了按键！而在赋值KeyNumber的时候，有while循环等待用户松手的过程，这个while循环内部甚至完全没有东西，只是一个循环放在那里而已。所以我们在编写的时候要注意逻辑的差异，必须注意循环的逻辑

只有无限次的循环才能让机器在某短时间内确实读取到用户初始设置的密码，所以第一个while(1)就是为了等待用户输入结束

因为是循环往复，那么输入初始密码和输入完成的界面以及用户输入的界面必然是不同的逻辑，那么在代码循环运行的情况下，我们知道他们必然不可能在一个循环里（要不然不同的逻辑就要框框重复）（举个比较离谱的例子吧：吃饭的时候要不断地咀嚼，姑且认为是一个重复的过程，放到一个循环内，接下来你要去跑步，每迈一步都是重复的过程，可以放到一个循环内；那么终止条件为"我饱了"从第一个while（1）break出来，再走到第二个循环内；而不是while（1）内部同时有吃一口和跑一步的动作，"那就成了吃一口就跑一步"框框循环，肯定不对啊）

那么接下来分述每个的逻辑

输入密码：

如果是密码区（4位的密码哦）（要不然超过65535的int范围（单片机的int只有两个字节）），那么就读取，读取时，因为MatrixKey函数是从1开始读取的，那么我们认为第十位是0，只需要取余就可以实现这个目标，那么为了让数字一位一位往前移动，就只需要Password*10+KeyNum%10即可！

中间过程：密码设置成功

按任意键继续，然后显示新的字符串

接下来把cnt设置为0，然后一串空格清理掉屏幕上方的字符

结尾：输入密码检验

逻辑整体相似

运行效果展示