普中51单片机学习笔记-矩阵按键

写在前面

矩阵键盘扫描方法对比

按键消抖处理

硬件电路

示例代码

写在前面

矩阵键盘采用行列交叉的结构。按键位于行线和列线的交叉点上：

4×4矩阵键盘：由4根行线和4根列线交叉构成，形成16个按键。
减少I/O占用：16个按键仅需8个I/O口，远少于独立按键。

矩阵键盘扫描方法对比

方法	原理	优点	缺点	适用场景
逐行扫描法	每次将一行拉低，读取列线状态	逻辑直观，易于理解	代码较长，CPU利用率低	初学者学习，实时性要求不高的系统
行列扫描法	先所有列输出低电平读行线，再所有行输出低电平读列线	代码简洁，执行效率高	逻辑相对复杂	实际项目，需要高效扫描的场合

按键消抖处理

按键在按下和释放时会产生机械抖动，导致电平不稳定。处理方法：

软件消抖：检测到按键按下后延时10-20ms，再次检测确认。
硬件消抖（可选）：在按键两端并联0.1μF电容。

硬件电路

示例代码

复制代码

#include <reg51.h>

// ================================
// 硬件端口宏定义
// ================================

// 数码管显示端口定义
#define SMG_PORT P0  // 数码管数据线连接的端口

// 矩阵键盘端口定义  
#define KEY_PORT P1  // 矩阵键盘连接的端口

// ================================
// 数码管显示编码（共阴）
// ================================
unsigned char code seg_table[16] = {
    0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07,  // 0-7
    0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71   // 8-15 (A-F)
};

// ================================
// 延时函数
// ================================
void delay_ms(unsigned int ms)
{
    unsigned int i, j;
    for(i = 0; i < ms; i++)
        for(j = 0; j < 123; j++);
}

// ================================
// 键盘扫描函数
// ================================
unsigned char key_scan()
{
    unsigned char x, y, key_value = 0;
    
    // 第一步：所有列输出低电平，行作为输入
    KEY_PORT = 0xF0;  // 列输出0，行输入1
    if(KEY_PORT != 0xF0)
    {  
        delay_ms(10);  // 延时消抖
        
        if(KEY_PORT != 0xF0)
        {
            x = KEY_PORT & 0xF0;  // 保存行状态
            
            // 第二步：所有行输出低电平，列作为输入
            KEY_PORT = 0x0F;  // 行输出0，列输入1
            y = KEY_PORT & 0x0F;  // 保存列状态
            
            // 组合行和列状态确定键值
            switch(x | y)
            {
                case 0xEE: key_value = 1; break;   // 第0行第0列
                case 0xDE: key_value = 2; break;   // 第0行第1列
                case 0xBE: key_value = 3; break;   // 第0行第2列
                case 0x7E: key_value = 4; break;   // 第0行第3列
                
                case 0xED: key_value = 5; break;   // 第1行第0列
                case 0xDD: key_value = 6; break;   // 第1行第1列
                case 0xBD: key_value = 7; break;   // 第1行第2列
                case 0x7D: key_value = 8; break;   // 第1行第3列
                
                case 0xEB: key_value = 9; break;   // 第2行第0列
                case 0xDB: key_value = 10; break;  // 第2行第1列
                case 0xBB: key_value = 11; break;  // 第2行第2列
                case 0x7B: key_value = 12; break;  // 第2行第3列
                
                case 0xE7: key_value = 13; break;  // 第3行第0列
                case 0xD7: key_value = 14; break;  // 第3行第1列
                case 0xB7: key_value = 15; break;  // 第3行第2列
                case 0x77: key_value = 16; break;  // 第3行第3列
                
                default: 
                    key_value = 0;  // 无效按键
                    break;
            }
            
            if(key_value != 0) {
                // 等待按键释放，增加消抖
                delay_ms(10);
                while((KEY_PORT & 0x0F) != 0x0F) {
                    delay_ms(1);  // 短延时避免忙等待
                }
                delay_ms(10);  // 释放消抖
            }
        }
    }
    return key_value;
}

// ================================
// 主函数
// ================================
void main()
{
    unsigned char key_val;
    
    // 系统初始化
    SMG_PORT = 0x00;   // 数码管初始不显示
    KEY_PORT = 0xFF;   // 键盘端口初始化为高电平
    
    while(1)
    {
        key_val = key_scan();
        
        if(key_val != 0)
        {
            // 在数码管上显示按键编号(1-16对应0-F)
            SMG_PORT = seg_table[key_val - 1];
            
            // 添加响应延时，避免重复检测
            delay_ms(200);
        }
    }
}

完结，撒花~