STM32 实现 4*4 矩阵键盘扫描(HAL 库、标准库等)
本文实现的代码是基于STM32HAL库的基础上的,不过标准库也可以用,只是调用的库函数不同,逻辑跟配置是一样的,按我这里的逻辑来配置即可。
1、键盘原理图:
原理举例:先把 F0-F7 内部拉高,这样这个8个引脚都是高电平,然后就进行列扫描。例如:假如按下3按钮,Y3 列扫描,把F4先拉低,然后读取F0-F3的状态,就会读出为1110,这就可 以知道是F3行拉低了,同时这时候是程序控制F4拉低的,这样就可以知道是F4列导致它转态变化了的,这样就可以定位出是F4列F3行的按键按下了;其他的列也是这样子扫描,就可以实现了。
2、STM32 cubemx 引脚配置图:
这里用外部晶振内部晶振都可以,时钟对这个没什么影响,不用开中断,所以其他的配置就不细说了,下面再说一下这8个GPIO的配置。
4个引脚配推挽输出,这4个配输出的引脚内部上下拉不用配置;另外4个配成输入,内部上拉。
3、生成代码后,开始编写逻辑:
编写之前我们先做一下头文件的定义,把一些要用到的宏定义好:
#ifndef __HW_key_H__ #define __HW_key_H__ #include "main.h" #include "stm32f1xx_hal.h" #include <string.h> char KEY_SCAN(void); char KEY_ROW_SCAN(void); void HW_KEY_FUNCTION(void); #define KEY_CLO0_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET) #define KEY_CLO1_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET) #define KEY_CLO2_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET) #define KEY_CLO3_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET) #define KEY_CLO0_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET) #define KEY_CLO1_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET) #define KEY_CLO2_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET) #define KEY_CLO3_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET) #endif
然后包含头文件以及定义一些要用到的变量数组:
#include "HW_key.h" uint8_t Key_row[1]={0xff}; //保存按键行扫描情况的状态数组
接着可以写扫描逻辑了,先编写横扫描的代码:
/*** *函数名:KEY_ROW_SCAN *功 能:按键行扫描 *返回值:1~4,对应1~4行按键位置 */ char KEY_ROW_SCAN(void) { //读出行扫描状态 Key_row[0] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_row0_Pin)<<3; Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_row1_Pin)<<2); Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_row2_Pin)<<1); Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_row3_Pin)); if(Key_row[0] != 0x0f) //行扫描有变化,判断该列有按键按下 { HAL_Delay(10); //消抖 if(Key_row[0] != 0x0f) { //printf("Key_Row_DATA = 0x%x\r\n",Key_row[0]); switch(Key_row[0]) { case 0x07: //0111 判断为该列第1行的按键按下 return 1; case 0x0b: //1011 判断为该列第2行的按键按下 return 2; case 0x0d: //1101 判断为该列第3行的按键按下 return 3; case 0x0e: //1110 判断为该列第4行的按键按下 return 4; default : return 0; } } else return 0; } else return 0; }
这个函数,可以判断哪一行有按键按下,并返回有按键按下的行数。
接着编写列扫描的代码,这里的思想是,先扫描第一列,接着判断第一列有没有行被按下,有的话就可以直接定位到这一列的哪一行,其他4列逻辑一样,这样就可以定位到哪个按键按下了。
/*** *函数名:KEY_SCAN *功 能:4*4按键扫描 *返回值:0~16,对应16个按键 */ char KEY_SCAN(void) { char Key_Num=0; //1-16对应的按键数 char key_row_num=0; //行扫描结果记录 KEY_CLO0_OUT_LOW; if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 ) { while(KEY_ROW_SCAN() != 0); //消抖 Key_Num = 0 + key_row_num; //printf("Key_Clo_1\r\n"); } KEY_CLO0_OUT_HIGH; KEY_CLO1_OUT_LOW; if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 ) { while(KEY_ROW_SCAN() != 0); Key_Num = 4 + key_row_num; //printf("Key_Clo_2\r\n"); } KEY_CLO1_OUT_HIGH; KEY_CLO2_OUT_LOW; if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 ) { while(KEY_ROW_SCAN() != 0); Key_Num = 8 + key_row_num; //printf("Key_Clo_3\r\n"); } KEY_CLO2_OUT_HIGH; KEY_CLO3_OUT_LOW; if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 ) { // Key_row[0] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_col0_Pin)<<3; // Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_col1_Pin)<<2); // Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_col2_Pin)<<1); // Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,KEY_col3_Pin)); // printf("Key_Clo4_DATA = 0x%x\r\n",Key_row[0]); while(KEY_ROW_SCAN() != 0); Key_Num = 12 + key_row_num; //printf("Key_Clo_4\r\n"); } KEY_CLO3_OUT_HIGH; return Key_Num; }
这个函数就可以直接返回1-16个按键的按键数了,按下第一个按键就返回1,第2个就返回2,以此类推。下面可以调用这个函数做按键按下的操作了:
/*** *函数名:KEY_ROW_SCAN *功 能:执行按下按键后的操作 *返回值:无 */ void HW_KEY_FUNCTION(void) { char key_confirm; key_confirm = KEY_SCAN(); if( 0 < key_confirm && key_confirm < 17 ) { printf("Key_NUM = %d \r\n",key_confirm); //按下1-16个按键的操作 printf("= = = = = = = = = = = \r\n"); } }
我这里就是用串口助手打印出来查看哪个按键按下的,实测可用。
4、总结:
(1)先配置8个引脚,4个配置输入,上拉;4个配置成推挽(PP)输出,不用上下拉,输出高电平;
(2)软件逻辑:
a. 先说一下行扫描的原理,因为如果有按键按下的话,某一个输入的引脚就会跟对应的输出引脚连接,因为输出为高电平,所以对应的输入引脚会被拉高,读取引脚的状态,判断哪个引脚被拉高就可以知道哪一行有按键按下了;总的来说是通过高四位输出高电平来对矩阵键盘进行逐行扫描,当低四位接收到的数据不全为1的时候,说明有按键按下,然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一行按键被按下;
b. 列扫描原理:思路是先把第一列输出低电平,接着读取高4位的电平转态,单不全为1时,说明这一列有按键按下,同时结合行扫描判断出来的行数定位到按下的按键。程序里是扫描第一列的时候第一列给低电平,接着进行行扫描判断,因为输入输出引脚都是高电平了,只有第一列的引脚是低电平,所以当第一列有按键按下的时候,行扫描读到的4个引脚就不全为1,这时因为第一列的电平是我们自己给的,所以就可以直接判断这一列有按键按下;接着利用行扫描原理定位哪一行有按键按下,这样就可以判断出第一列的某一行的按键被按下了,其他3列同理,然后轮流扫描4列就可以判断16个按键了。
通俗点说,就是如果我给这一列低电平,造成了行扫描有变化,那就直接知道这一列有按键按下,接着查看行变化的电平变化,推算出哪一行变化了,就可以知道这一列的第几个按键被按下了。
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