51 单片机[6]：矩阵键盘及密码锁

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

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

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。

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

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 <REGX52.H>
#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;
}

main.c文件：

#include <REGX52.H>
#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。

先实现一位数字输出。main.c文件如下：

#include <REGX52.H>
#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.

实现输入一串数字

#include <REGX52.H>
#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 <REGX52.H>
#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);}}
}

验证密码，若正确则OK，否则ERR

#include <REGX52.H>
#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}}

按下取消，清零

#include <REGX52.H>
#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}}}
}