2019年08月16日 | 基于STM32F407最小系统板三种矩阵键盘实现方法

这里采用的八个端口为PA0-PA7。

此处先给出矩阵键盘的原理图：

一、八个端口采用开漏输出，配置上拉电阻，实现同51一样的双向IO口功能。

//按键初始化函数

void KEY_Init(void){

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin|=  GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;

  //这里这么写是因为复制代码块里，太长了，所以分成两部分。

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;//开漏输出

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;//上拉

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化

} 

以上初始化配置完成之后，精华部分如下：

/*mode =1代表连按，mode = 0代表单按*/

u8 matrixkey(int mode){

u8 row = 0;

u8 column =0;

static u8 key = 1;

GPIO_Write(GPIOA,0x0F);

if(key&&(GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0XFF)!=0X0F){

delay_ms(10);//按下消抖 

column = GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0X0F;

GPIO_Write(GPIOA,0xF0);

delay_ms(1);//这个语句超级重要！！！

row = GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0XF0;

LCD_ShowNum(100,20,row+column,4,12);

key = 0;

}

if(mode)    key = 1;

if( (GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0XFF) == 0X0F){

delay_ms(10); //松手消抖

key = 1;

}

        return row+column;

}

因为配置成端口开漏，上拉电阻模式，

判断第几行的时候，矩阵键盘的1-4行输出逻辑1与5-8行输出的逻辑0，线与为0；

判断第几列的时候，矩阵键盘的5-8行输出逻辑1与1-4行输出的逻辑0，线与为0；

最后得到的行与列相加返回。

区别同51的代码，这里判断按键按下后，有个delay_ms(1)的语句极为重要，不一定需要1ms可以更小，让CPU有一定的反应时间后，再次读取端口电平状态。(也只是推测，具体的原因，以后要深究。)

在主函数里即

int main(void){ 

u8 count =1;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2

delay_init(168);      //初始化延时函数

uart_init(115200); //初始化串口波特率为115200

  LCD_Init();           //初始化LCD FSMC接口

KEY_Init();

LCD_Clear(BLUE);

  while(1) {  

        switch(matrixkey(0)){

                 /*第一行*/

case 0xee:count=count+1; break; case 0xde:count=count+2;break;

case 0xbe:count=count+3; break; case 0x7e:count=count+4;break; 

/*第二行*/

case 0xed:count=count+5; break; case 0xdd:count=count+6;break;

case 0xbd:count=count+7; break; case 0x7d:count=count+8;break;  

/*第三行*/

case 0xeb:count=count+9; break; case 0xdb:count=count+10;break;

case 0xbb:count=count+11;break; case 0x7b:count=count+12;break;  

                /*第四行*/

case 0xe7:count=count+13;break; case 0xd7:count=count+14;break;

case 0xb7:count=count+15;break; case 0x77:count=count+16;break;  

       }

LCD_ShowNum(100,100,count,4,12);

} 

}

二、动态配置成4行输出，4行输入。

/*四行输出，四列输入*/

void R_Out_C_Input(void){ 

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//开漏输出

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//输入模式

    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化

}

/*四列输出，四行输入*/

void C_Out_R_Input(void){  

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//开漏输出

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//输入模式

    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化

}

动态配置输入输出的矩阵键盘实现代码如下：

u8 matrixkey(int mode){

u8 row = 0;

u8 column = 0;

static u8 key =1;

GPIO_Write(GPIOA,0); //这里主函数里初始化后，PA0-3输出，PA4-7输入，让PA0-3输出0

if(key&&((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0)){

  delay_ms(10);

  column =  GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0XF0; //获取列值

  C_Out_R_Input();//PA0-3输入，PA4-7输出

  delay_ms(1);

  GPIO_Write(GPIOA,0);

  row = GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0X0F;//获取行值

  LCD_ShowNum(100,20,row+column,4,12);

  key = 0;

  R_Out_C_Input();//重新配置成低四位输出，高四位输入。

}

if(mode)key = 1;

if( (GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0XF0) == 0XF0){

delay_ms(10);//松手消抖

key = 1;

}

        return row+column;

}

主函数同上，只不过将KEY_Init();这条语句改为R_Out_C_Input();

三、低四位输出，高四位输入模式固定，逐行扫描，获取1-16按钮。

 主函数同二、，端口初始化配置即void R_Out_C_Input(void);函数

矩阵键盘扫描实现略长，看起来复杂，不过是依葫芦画瓢。

但最重要的是逐行扫描，必须每一行扫描，如果有按键按下，要进行松手检测，否则实现不了。

具体的心得体会，以后回来再改。

while((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0); //松手检测

紧接着delay_ms(10); 松手消除抖动。

u8 matrixkey(int mode){

static u8 key =1;

         GPIO_Write(GPIOA,0x0e); //第一行输出到第五-八行

if(key&&((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0)){

delay_ms(10);

key = 0;

switch(GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0){

case 0xe0:return 0xee;

case 0xd0:return 0xde;

case 0xb0:return 0xbe;

case 0x70:return 0x7e;

}

}

while((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0); //松手检测

delay_ms(10);

GPIO_Write(GPIOA,0x0d);//第二行输出到第五-八行

if(key&&((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0)){

delay_ms(10);

key = 0;

switch(GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0){

case 0xe0:return 0xed;

case 0xd0:return 0xdd;

case 0xb0:return 0xbd;

case 0x70:return 0x7d;

}

}

while((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0);

delay_ms(10);

GPIO_Write(GPIOA,0x0b);//第三行输出到第四-八行

if(key&&((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0)){

delay_ms(10);

key = 0;

switch(GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0){

case 0xe0:return 0xeb;

case 0xd0:return 0xdb;

case 0xb0:return 0xbb;

case 0x70:return 0x7b;

}

}

while((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0);

delay_ms(10);

GPIO_Write(GPIOA,0x07);//第四行输出到第五-八行

if(key&&((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)!=0xF0)){

delay_ms(10);

key = 0;

switch(GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0){

case 0xe0:return 0xe7;

case 0xd0:return 0xd7;

case 0xb0:return 0xb7;

case 0x70:return 0x77;

}

}

if(mode) key =1;

if((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xF0)==0xF0)

key =1;

return 0;

}

比较：

三种方案其实，第二种方案比较通用，第一种比较简单易懂，前两种都比较好，因为按键按下不松开，并不会影响CPU一直停留在while()循环里啥都不干。

最后的实验效果：

之前用的板子是STM32F107，数据手册中的GPIO口一些输出输入方式的配置与STM32F407有较大不同，这里以STM32F407的为基准。32的单片机跟51不同，51的端口不需要配置成这个端口做输出还是做输入用，双向IO意味着我端口输出XXH（八位），照样可以直接读取到，而32以及PIC系列的单片机，要想读取端口的状态，需要配置成输入模式。

但是32系列的单片机有点好处，即只要设置成开漏输出模式下，再加上拉电阻，采用GPIO_ReadInputData();

即能实现双向IO功能。

针对F407而言，内部的上拉电阻开关，无论是输入还是输出模式都可以打开，所以用第一种方案好。我看了看手册，这里配置成输出模式，并没指明开漏模式下才能端口读取电平状态，应该是两者都可以（通用或者推挽模式）。

而F103系列的，上拉电阻开关只针对输入模式下，（输出模式下，内部上、下拉电阻功能被禁止）如果要实现第一种方案，还需要额外加上拉电阻，麻烦许多，所以用二、三方案比较好。同时读取电平必须要开漏输出。

在此附上F407的输出GPIO手册截图吧：