另一种模型：矩阵按键。开发板上板载了一个 4*4 矩阵键盘。本章所要实现的功
能是：通过开发板上的矩阵键盘控制静态数码管显示对应的键值 0-F。学习本章
可以参考前面的实验章节内容。本章分为如下几部分内容：
1 矩阵按键介绍
2 硬件设计
3 软件设计
4 实验现象
1 矩阵按键介绍
独立按键与单片机连接时，每一个按键都需要单片机的一个 I/O 口，若某
单片机系统需较多按键，如果用独立按键便会占用过多的 I/O 口资源。单片机
系统中 I/O 口资源往往比较宝贵，当用到多个按键时为了减少 I/O 口引脚，引
入了矩阵按键。
本章以 4*4 矩阵键盘为例讲解其工作原理和检测方法。开发板上将 16 个按
键排成 4 行 4 列，第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每
个按键的另一端连接在一起构成列线，这样便一共有 4 行 4 列共 8 根线，我们将
这 8 根线连接到单片机的 8 个 I/O 口上，通过程序扫描键盘就可检测 16 个
键。用这种方法我们也可实现 3 行 3 列 9 个键、 5 行 5 列 25 个键、 6 行
6 列 36 个键甚至更多。
无论是独立键盘还是矩阵键盘，单片机检测其是否被按下的依据都是一样
的，也就是检测与该键对应的 I/O 口是否为低电平。独立键盘有一端固定为低
电平，此种方式编程比较简单。 而矩阵键盘两端都与单片机 I/O 口相连，因此
在检测时需编程通过单片机 I/O 口送出低电平。检测方法有多种，最常用的是
行列扫描和线翻转法。
行列扫描法检测时，先送一列为低电平，其余几列全为高电平(此时我们确
定了列数)，然后立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电
平(这时我们又确定了行数)，则我们便可确认当前被按下的键是哪一行哪一列
的，用同样方法轮流送各列一次低电平，再轮流检测一次各行是否变为低电平，
这样即可检测完所有的按键，当有键被按下时便可判断出按下的键是哪一个键。
当然我们也可以将行线置低电平，扫描列是否有低电平。从而达到整个键盘的检
测。
线翻转法，就是使所有行线为低电平时，检测所有列线是否有低电平，如果
有，就记录列线值；然后再翻转，使所有列线都为低电平，检测所有行线的值，
由于有按键按下，行线的值也会有变化，记录行线的值。从而就可以检测到全部
按键。
矩阵键盘也少不了按键消抖的环节，本章实验中采用的是行列扫描法来检测
哪个按键按下。
2 硬件设计
本实验使用到硬件资源如下：
（
1）静态数码管
（
2）4*4 矩阵按键
静态数码管模块电路在前面章节都介绍过，这里就不多说，开发板上的矩阵
按键模块电路如下图所示：
从上图中可以看出，
4*4 矩阵按键引出的 8 根控制线直接连接到 51 单片机的
P1 口上。电路中的 P17 连接矩阵键盘的第 1 行，P13 连接矩阵键盘第 1 列。
3 软件设计
本章所要实现的功能是：通过数码管显示矩阵按键 S1-S16 按下后键值 0-F。
代码如下：
注：上图的行列式扫描的第三列的0xdd和0xed写错了，赋值应该是key_value=11,key_value=15,当时不细心，小伙伴们记得认真点嗷
4.原始代码如下：
#include"reg52.h" //对系统默认数据类型进行重定义 typedef unsigned char u8; typedef unsigned int u16; //使用宏定义矩阵按键控制口 #define KEY_MATRIX_PORT P1 //使用宏定义数码管段码口 #define SMG_A_DP_PORT P0 //共阴极数码管显示 0~F 的段码数据 u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}; //延时函数 void delay_time(u8 ten_us) { while(ten_us--); } //使用行列式扫描方法，检测矩阵按键是否 // 按下，按下则返回对应键值 u8 key_matrix_ranks_scan(void) { u8 key_value=0; //将整个矩阵控制管脚转换为16进制并计算 KEY_MATRIX_PORT=0xf7; //判断第一列按键是否按下 if(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7) { //消抖 delay_time(1000); //保存第一列按键按下后的键值 switch(KEY_MATRIX_PORT) { case 0x77:key_value=1;break; case 0xb7:key_value=5;break; case 0xd7:key_value=9;break; case 0xe7:key_value=13;break; } } //等待按键松开 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7); //给第二列赋值 0，其余全为 1 KEY_MATRIX_PORT=0xfb; if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb) { delay_time(1000); switch(KEY_MATRIX_PORT) { case 0x7b:key_value=2;break; case 0xbb:key_value=6;break; case 0xdb:key_value=10;break; case 0xed:key_value=14;break; } } while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb); //给第三列赋值 0，其余全为 1 KEY_MATRIX_PORT=0xfd; if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd) { delay_time(1000); switch(KEY_MATRIX_PORT) { case 0x7d:key_value=3;break; case 0xbd:key_value=7;break; case 0xdd:key_value=11;break; case 0xed:key_value=15;break; } } while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd); //给第四列赋值 0，其余全为 1 KEY_MATRIX_PORT=0xfe; if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe) { delay_time(1000); switch(KEY_MATRIX_PORT) { case 0x7e:key_value=4;break; case 0xbe:key_value=8;break; case 0xde:key_value=12;break; case 0xee:key_value=16;break; } } while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe); return key_value; } void main() { u8 key=0; while(1) { key=key_matrix_ranks_scan(); if(key!=0) ;//得到的按键值减 1 换算成数组下标 //对应 0-F 段码 SMG_A_DP_PORT=gsmg_code[key-1]; } }
5.实验现象
使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 串口），
把编译后产生的.hex 文件烧入到芯片内，实现现象如下：当按下 S1-S16 键，最
左边数码管对应显示 0-F。
