一、认识矩阵键盘

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式
采用逐行或逐列的“扫描”，就可以读出任何位置按键的状态

扫描的概念

数码管扫描（输出扫描）
原理：显示第1位→显示第2位→显示第3位→……，然后快速循环这个过程，最终实现所有数码管同时显示的效果

矩阵键盘扫描（输入扫描）
原理：读取第1行(列)→读取第2行(列) →读取第3行(列) → ……，然后快速循环这个过程，最终实现所有按键同时检测的效果

以上两种扫描方式的共性：节省I/O口

单片机的I/O口是弱上拉、强下拉的

当引脚输出为1时，驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低。当引脚输出为低时，它的驱动能力很强，可吸收相当大的电流

二、简单的矩阵键盘实现

目标 ：按下按键后，LCD屏显示键码。

把上节的Delay.c、Delay.h和LCD1602.c、LCD1602.h复制到项目中。

新建一个MatrixKey.c文件和MatrixKey.h

1. 点击templates，在空白处右键，点击configure templates

2. 点击新建图标，输入#ifndef，在Text中输入模板内容，点击OK

注意，要在下划线中间打一个竖杠，这样在点击模板后，光标会出现在该位置。

3. 在MatrixKey.h文件中编辑，双击#ifndef，可以看到

在光标处输入MATRIXKEY

完整的MatrixKey.h文件内容为：

#ifndef __MATRIXKEY__H__
#define __MATRIXKEY__H__

unsigned char MatrixKey();

#endif

4. 矩阵键盘的输入扫描要先确定列，再确定行。完整的MatrixKey.c文件为：

#include 
#include "Delay.h"
/**
* @brief   矩阵键盘读取按键键码
* @param   无
* @retval  KeyNumber 按下按键的键码值
如果按下按键不松手，程序会停留在此函数，松手的一瞬间，返回按键键码；
没有按键按下时，返回0
*/
unsigned char MatrixKey()
{
unsigned char KeyNumber=0;
P1=0xFF;
P1_3=0;//扫描第一列
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;}
P1=0xFF;
P1_2=0;//扫描第二列
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=6;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=10;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=14;}
P1=0xFF;
P1_1=0;//扫描第三列
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=7;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=11;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=15;}
P1=0xFF;
P1_0=0;//扫描第四列
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=8;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=12;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=16;}
return KeyNumber;
}

5. main.c文件：

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "MatrixKey");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
LCD_ShowNum(2, 1, KeyNum, 2);
}
}
}

三、矩阵键盘密码锁

目标：S1 ~ S9为数字1 ~ 9，S10为0，S11为确认，S12为取消。

把刚刚的简单项目复制一份，在旧项目的基础上进行过更改。

1. 先实现一位数字输出。main.c文件如下：

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10
{
Passward = KeyNum%10;  //获取一位密码
}
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 2);
}
}
}

按下S1，LCD显示01，按下S2，LCD显示02……按下S10，LCD显示00.

2. 实现输入一串数字

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10
{
Passward *= 10;         //密码左移一位
Passward += KeyNum%10;  //获取一位密码
}
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);
}
}
}

这个程序好像可以实现密码输入。按下S1，显示0001，按下S3，显示0013。但是当数字很大超出数据范围时，密码就出现错误了，显示的数字就不按按下的按键显示了。

所以就需要计次。定义一个变量Count

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward, Count;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10
{
if(Count<4)
{
Passward *= 10;         //密码左移一位
Passward += KeyNum%10;  //获取一位密码
}
Count++;
}
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);
}
}
}

3. 验证密码，若正确则OK，否则ERR

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward, Count;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10
{
if(Count<4)  //次数判断
{
Passward *= 10;         //密码左移一位
Passward += KeyNum%10;  //获取一位密码
Count++;  //计次加一
}
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);
}
if(KeyNum == 11)  //是否按下S11确认
{
if(Passward == 4399)
{
LCD_ShowString(1, 14, "OK");
}
else
{
LCD_ShowString(1, 14, "ERR");
}
}
}
}
}

再加上清零和更新显示

			if(KeyNum == 11)  //是否按下S11确认
{
if(Passward == 4399)
{
LCD_ShowString(1, 14, "OK ");
Passward = 0;  //密码清零
Count = 0;     //计次清零
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示
}
else
{
LCD_ShowString(1, 14, "ERR");
Passward = 0;  //密码清零
Count = 0;     //计次清零
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示
}
}

4. 按下取消，清零

#include 
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Passward, Count;
void main()
{
LCD_Init();//上电初始化
LCD_ShowString(1, 1, "Passward:");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum)
{
if(KeyNum<=10)  //是否按下S1~S10
{
if(Count<4)  //次数判断
{
Passward *= 10;         //密码左移一位
Passward += KeyNum%10;  //获取一位密码
Count++;  //计次加一
}
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);
}
if(KeyNum == 11)  //是否按下S11确认
{
if(Passward == 4399)
{
LCD_ShowString(1, 14, "OK ");
Passward = 0;  //密码清零
Count = 0;     //计次清零
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示
}
else
{
LCD_ShowString(1, 14, "ERR");
Passward = 0;  //密码清零
Count = 0;     //计次清零
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示
}
}
if(KeyNum == 12)  //是否按下S12取消
{
Passward = 0;  //密码清零
Count = 0;     //计次清零
LCD_ShowNum(2, 1, Passward, 4);  //更新显示
}
}
}
}