4X4扫描式矩阵键盘课程设计讲解

4x4矩阵键盘识别设计班级：1221201

专业：测控技术与仪器

姓名：涂勇

学号：2012 2012 0110

指导老师：钟念兵

东华理工大学

2016年1月1日

摘要

随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，电子式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。

矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。

矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N 个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。

4*4矩阵式键盘采用STM32嵌入式微处理器为核心，主要由矩阵式键盘电路、硬件电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。STM32将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

目录

第一章：系统功能要求--------------------------------------------------------4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------

本设计任务和主要内容---------------------------------------------------

第二章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------硬件系统主要思路和电路原理图- --------------------------------------

硬件上键盘规划- ---------------------------------------------------------

第三章：系统程序的设计------------------------------------------------------程序的编写步骤-----------------------------------------------------------

编写的源程序--------------------------------------------------------------

第四章：心得体会---------------------------------------------------------------

第一章：系统功能要求

4*4 矩阵式键盘系统概述

利用STM32对4*4矩阵键盘进行动态扫描，当有按键盘的键时，可将相应按键值（0~F）实时显示在数码管上。

由—(列)和—（行）组成4*4矩阵键盘，p0口接LED静态显示电路。由于p0口内部无上拉电阻，因此必须外部接上上拉电阻，其值的选择可以根据LED数码管发光电流及其亮度来决定。

通过编写4*4键盘的驱动程序，当有键盘按下时，能够在led数码管与按键的键值对应的数字。

最常见键盘布局如下图所示。一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个p口实现16

模式。

图

本设计任务和主要内容

本论文主要研究STM32嵌入式控制器控制的键盘识别显示系统，分别对按键信息和显示电路以及软、硬件各个部分进行研究。

主要内容如下：

根据矩阵式键盘的特点，进行键盘控制系统的整体研究与设计；

熟练掌握protues软件的使用，并能够按要求对设计的电路进行仿真，实现相应的功能；

LED实时显示按键的信息；

采用软件编程的方法实现按键信息的提取和显示。

第二章：系统硬件电路的设计

硬件系统主要思路和电路原理图

首先，把纵向三线设置为推挽输出，然后把横向三线设置为下拉输入，然后读取横向三线的值，如果有接口的读数为1，说明有按键按下了，把该值与0x07相与后放到scana，然后左移4位放到result中，这之后把横向三线设置为推挽输出，纵向三线设置为下拉输入，然后读取纵向三线的值，把相应的键值保存到scanb中，然后通过移位使得低四位表示的是相应的按键所在横向的值，然后与result相或放到result的低四位，这样得到的result高四位就是按键所在纵向的值，低四位就是按键所在横向的值，由此就可以检测到那个按键被按下了。

效果：按下相应的键盘，四个led灯会显示各种不同的状态，hoho，一共有9种状态。

用protrus仿真软件所画的仿真图如下：

图仿真原理图硬件上的键盘规划

stm32 矩阵键盘

这是硬件上的键盘规划

文件*****************************/

#include ""

struct io_port {

GPIO_TypeDef *GPIO_x;

unsigned short GPIO_pin;

};

static struct io_port key_output[4] = {

{GPIOD, GPIO_Pin_0}, {GPIOD, GPIO_Pin_1},

{GPIOD, GPIO_Pin_2}, {GPIOD, GPIO_Pin_3}

};

static struct io_port key_input[4] = {

{GPIOD, GPIO_Pin_4}, {GPIOD, GPIO_Pin_5},

{GPIOD, GPIO_Pin_6}, {GPIOD, GPIO_Pin_7}

};

unsigned char key[4][4];

void keyboard_init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

unsigned char i;

/* 键盘行扫描输出线输出高电平*/

/* PA0 PA1 PA2 PA3 输出*/

= GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;

= GPIO_Mode_Out_PP;

= GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

/* 键盘列扫描输入线键被按时输入高电平放开输入低电平*/ /* PA4 PA5 PA6 PA7 输入*/

= GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

= GPIO_Mode_IPU;

GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

for(i = 0; i < 4; i++)

{

GPIO_SetBits(key_output[i].GPIO_x, key_output[i].GPIO_pin);