**【99.1** **“行列扫描式”矩阵按键。】**  上图99.1.1 有源蜂鸣器电路  上图99.1.2 3\*3矩阵按键的电路 上图是3\*3的矩阵按键电路，其它4\*4或者8\*8的矩阵电路原理是一样的，编程思路也是一样的。相对独立按键，矩阵按键因为采用动态行列扫描的方式，能更加节省IO口，比如3\*3的3行3列，1行占用1根IO口，1列占用1根IO口，因此3\*3矩阵按键占用6个IO口（3+3=6），但是能识别9个按键（3\*3=9）。同理，8\*8矩阵按键占用16个IO口（8+8=16），但是能识别64个按键（8\*8=64）。 矩阵按键的编程原理。如上图3\*3矩阵按键的电路，行IO口（P2.2，P2.1，P2.0）定为输入，列IO口（P2.5，P2.4，P2.3）定为输出。同一时刻，列输出的3个IO口只能有1根是输出L（低电平），其它2根必须全是H（高电平），然后依次轮番切换输出状态，列输出每切换一次，就分别读取一次行输入的3个IO口，这样一次就能识别到3个按键的状态，如果列连续切换3次就可以读取全部9个按键的状态。列的3种输出状态分别是：（P2.5为L，P2.4为H，P2.3为H）,（P2.5为H，P2.4为L，P2.3为H）,（P2.5为H，P2.4为H，P2.3为L）。为什么列输出每切换一次就能识别到3个按键的状态？因为，首先要明白一个前提，在没有任何按键“被按下”的时候，行输入的3个IO口因为内部上拉电阻的作用，默认状态都是H电平。并且，H与H相互短接输出为H，H与L相互短接输出L，也就是，L（低电平）的优先级最大，任何H（高电平）碰到L（低电平）输出的结果都是L（低电平）。L（低电平）就像数学乘法运算里的数字0，任何数跟0相乘必然等于0。多说一句，这个“L最高优先级”法则是有前提的，就是H（高电平）的产生必须是纯粹靠上拉电阻拉高的H（高电平）才行，比如刚好本教程所用的51单片机内部IO口输出的H（高电平）是依靠内部的上拉电阻产生，如果是其它“非上拉电阻产生的高电平”与“低电平”短接就有“短路烧坏芯片”的风险，这时就需要额外增加“三极管开漏式输出”电路或者外挂“开漏式输出集成芯片”电路。继续回到正题，为什么列输出每切换一次就能识别到3个按键的状态？举个例子，比如当列输出状态处于（P2.5为L，P2.4为H，P2.3为H）下，我们读取行输入的P2.2口，行输入的P2.2与列输出P2.5，P2.4，P2.3的“交叉处”有3个按键S1，S2，S3，此时，如果P2.2口是L（低电平），那么必然是S1“被按下”，因为想让P2.2口是L，只有S1有这个能力，而如果S1没有“被按下”，另外两个S2，S3即使“被按下”，P2.2口也是H而绝对不会为L，因为S2，S3的列输出P2.4为H，P2.3为H，H与H相互短接输出的结果必然为H。 本节例程实现的功能：9个矩阵按键，每按下1个按键都触发一次蜂鸣器鸣叫。 \#include "REG52.H" \#define KEY\_VOICE\_TIME 50 \#define KEY\_SHORT\_TIME 20 //按键去抖动的“滤波”时间 void T0\_time(); void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void BeepOpen(void); void BeepClose(void); void VoiceScan(void); void KeyScan(void); void KeyTask(void); sbit P3\_4=P3^4; //蜂鸣器 sbit ROW\_INPUT1=P2^2; //第1行输入口。 sbit ROW\_INPUT2=P2^1; //第2行输入口。 sbit ROW\_INPUT3=P2^0; //第3行输入口。 sbit COLUMN\_OUTPUT1=P2^5; //第1列输出口。 sbit COLUMN\_OUTPUT2=P2^4; //第2列输出口。 sbit COLUMN\_OUTPUT3=P2^3; //第3列输出口。 volatile unsigned char vGu8BeepTimerFlag=0; volatile unsigned int vGu16BeepTimerCnt=0; volatile unsigned char vGu8KeySec=0; //按键的触发序号 void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { KeyTask(); //按键的任务函数 } } /\* 注释一： \* 矩阵按键扫描的详细过程： \* 先输出某1列低电平，其它2列输出高电平，延时等待2ms后（等此3列输出同步稳定）， \* 再分别判断3行的输入IO口， 如果发现哪一行是低电平，就说明对应的某个按键被触发。 \* 依次循环切换输出的3种状态，并且分别判断输入的3行，就可以检测完9个按键。矩阵按键的 \* 去抖动处理方法跟我前面讲的独立按键去抖动方法是一样的，不再重复多讲。 \*/ void KeyScan(void) //此函数放在定时中断里每1ms扫描一次 { static unsigned char Su8KeyLock=0; static unsigned int Su16KeyCnt=0; static unsigned char Su8KeyStep=1; switch(Su8KeyStep) { case 1: //按键扫描输出第一列低电平 COLUMN\_OUTPUT1=0; COLUMN\_OUTPUT2=1; COLUMN\_OUTPUT3=1; Su16KeyCnt=0; //延时计数器清零 Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 break; case 2: //延时等待2ms后（等此3列输出同步稳定）。不是按键的去抖动延时。 Su16KeyCnt++; if(Su16KeyCnt>=2) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 } break; case 3: if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su8KeyStep++; //如果没有按键按下，切换到下一个运行步骤 Su8KeyLock=0; //按键自锁标志清零 Su16KeyCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙 } else if(0==Su8KeyLock) //有按键按下，且是第一次触发 { if(0==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=1; //触发1号键 对应S1键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&0==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=2; //触发2号键 对应S2键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&0==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=3; //触发3号键 对应S3键 } } } break; case 4: //按键扫描输出第二列低电平 COLUMN\_OUTPUT1=1; COLUMN\_OUTPUT2=0; COLUMN\_OUTPUT3=1; Su16KeyCnt=0; //延时计数器清零 Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 break; case 5: //延时等待2ms后（等此3列输出同步稳定）。不是按键的去抖动延时。 Su16KeyCnt++; if(Su16KeyCnt>=2) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 } break; case 6: if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su8KeyStep++; //如果没有按键按下，切换到下一个运行步骤 Su8KeyLock=0; //按键自锁标志清零 Su16KeyCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙 } else if(0==Su8KeyLock) //有按键按下，且是第一次触发 { if(0==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=4; //触发4号键 对应S4键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&0==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=5; //触发5号键 对应S5键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&0==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=6; //触发6号键 对应S6键 } } } break; case 7: //按键扫描输出第三列低电平 COLUMN\_OUTPUT1=1; COLUMN\_OUTPUT2=1; COLUMN\_OUTPUT3=0; Su16KeyCnt=0; //延时计数器清零 Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 break; case 8: //延时等待2ms后（等此3列输出同步稳定）。不是按键的去抖动延时。 Su16KeyCnt++; if(Su16KeyCnt>=2) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyStep++; //切换到下一个运行步骤 } break; case 9: if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su8KeyStep=1; //如果没有按键按下，返回到第一步，重新开始扫描！！！！！！ Su8KeyLock=0; //按键自锁标志清零 Su16KeyCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙 } else if(0==Su8KeyLock) //有按键按下，且是第一次触发 { if(0==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=7; //触发7号键 对应S7键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&0==ROW\_INPUT2&&1==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=8; //触发8号键 对应S8键 } } else if(1==ROW\_INPUT1&&1==ROW\_INPUT2&&0==ROW\_INPUT3) { Su16KeyCnt++; //去抖动延时计数器 if(Su16KeyCnt>=KEY\_SHORT\_TIME) { Su16KeyCnt=0; Su8KeyLock=1;//自锁置1,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零 vGu8KeySec=9; //触发9号键 对应S9键 } } } break; } } void KeyTask(void) //按键任务函数，放在主函数内 { if(0==vGu8KeySec) { return; //按键的触发序号是0意味着无按键触发，直接退出当前函数，不执行此函数下面的代码 } switch(vGu8KeySec) //根据不同的按键触发序号执行对应的代码 { case 1: //S1触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 2: //S2触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 3: //S3触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 4: //S4触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 5: //S5触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 6: //S6触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 7: //S7触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 8: //S8触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; case 9: //S9触发的任务 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //发出“嘀”一声 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; } } void T0\_time() interrupt 1 { VoiceScan(); KeyScan(); //按键识别的驱动函数 TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } void BeepOpen(void) { P3\_4=0; } void BeepClose(void) { P3\_4=1; } void VoiceScan(void) { static unsigned char Su8Lock=0; if(1==vGu8BeepTimerFlag&&vGu16BeepTimerCnt>0) { if(0==Su8Lock) { Su8Lock=1; BeepOpen(); } else { vGu16BeepTimerCnt--; if(0==vGu16BeepTimerCnt) { Su8Lock=0; BeepClose(); } } } }