行列掃描法,反轉(zhuǎn)法,狀態(tài)機(jī)法三種矩陣鍵盤(pán)掃描方法詳解帶程序

ID:140725 · 發(fā)表于 2017-3-13 01:50

實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤(pán)掃描的三種方法（代碼見(jiàn)附件）：
1.行列掃描法
2.反轉(zhuǎn)法
3.狀態(tài)機(jī)法（結(jié)合定時(shí)器中斷）
第一種和第二種方法的本質(zhì)都是進(jìn)行循環(huán)查詢(xún)，大量占用MCU的時(shí)間，效率比較低。初學(xué)者一般會(huì)學(xué)這兩種
第三種方法屬于狀態(tài)機(jī)方法，它是結(jié)合定時(shí)器中斷的，相比于前兩種采用延時(shí)函數(shù)的方法，大大提高了MCU的效率。
我們?cè)O(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)的掃描函數(shù)時(shí)，要保證：既要及時(shí)的判斷按鍵是否被按下，又要讓MCU有時(shí)間去做其他的事。
代碼所對(duì)應(yīng)的硬件電路：

完整的原理圖：

51start單片機(jī)開(kāi)發(fā)板V3.0原理圖.pdf (805.5 KB, 下載次數(shù): 88)

全部源碼下載：

矩陣鍵盤(pán) 反轉(zhuǎn)法.zip (55.58 KB, 下載次數(shù): 220)

矩陣鍵盤(pán) 狀態(tài)機(jī)法.zip (40.12 KB, 下載次數(shù): 243)

矩陣鍵盤(pán)（行列掃描法）.zip (33.98 KB, 下載次數(shù): 182)

意見(jiàn)整理：
這幾個(gè)方法其中包含的一些問(wèn)題。（先說(shuō)明一點(diǎn)，我只看了 “反轉(zhuǎn)法” 和 “狀態(tài)機(jī)” 法。）

“反轉(zhuǎn)法” 里面的松手檢測(cè)使用了 " while(...) " 這種方式（本人從前也是運(yùn)用這種方式，所以現(xiàn)在就遇到問(wèn)題了。所以在此建議大家在了解了基本的按鍵檢測(cè)方法后，要及時(shí)的學(xué)習(xí)更加高級(jí)和完善的方法，不要滿足現(xiàn)狀。），這種松手檢測(cè)只能運(yùn)用在極少數(shù)情況下才能使用，因?yàn)榈却尫诺倪^(guò)程中 “CPU” 一直在 “等待”釋放，導(dǎo)致其余的任務(wù)都不被執(zhí)行。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示（不考慮定時(shí)中斷。這里說(shuō)一點(diǎn)題外話，其實(shí)我們應(yīng)該盡可能減少對(duì)外設(shè)的依賴(lài)。這樣做，一來(lái)能夠提高自己的編程能力；二來(lái)能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別是中斷，開(kāi)多了是件很  “危險(xiǎn)” 的事情。），則數(shù)碼管會(huì)熄滅，又或者其他實(shí)時(shí)性較高任務(wù)無(wú)法被執(zhí)行。所以這里提供的 “反轉(zhuǎn)法” 我認(rèn)為只能提供一種思路，不大可能應(yīng)用到實(shí)際中。

接著說(shuō)一下 “狀態(tài)機(jī)法”（與其說(shuō)是 “狀態(tài)機(jī)法” 倒不如說(shuō)是“ 狀態(tài)機(jī) + 線反轉(zhuǎn) 法” ）。第一個(gè)問(wèn)題我認(rèn)為倒不是樓主所說(shuō)的 “上電數(shù)碼管就亮” ，而是 “松手檢測(cè)” 沒(méi)有起作用。其實(shí)也只差一步，那就是判斷。源碼中不論經(jīng)過(guò)任何 “狀態(tài)” 都會(huì) “return” 最新的值，那么按下了就會(huì)被立即 “return” 。所以在 “return” 前加一個(gè) “釋放” 判斷： “ if(key_state==key_state0) ” 便可。問(wèn)題解決了么？還真沒(méi)有，我們會(huì)在編譯時(shí)（在 keil 環(huán)境下）獲得一條警告 “warning C291: not every exit path returns a value（大意是：某些情況下沒(méi)有返回值）” ，選擇 “無(wú)視” ，然后燒寫(xiě)，運(yùn)行（我開(kāi)始也是這么做的）。好了，的確有了松手檢測(cè)，但是又出現(xiàn) “反轉(zhuǎn)法” 中出現(xiàn)的情況——數(shù)碼管全滅。雖然無(wú)法判斷是 “卡死” ，還是 “return” 了個(gè)未知數(shù)，但可以確定的是，這顯然也是不符合我們的需要的。我們?cè)倩氐疆?dāng)初的判斷那里，總結(jié)前面的問(wèn)題，任何情況下我們都要 “return” 。靜下心來(lái)分析發(fā)現(xiàn)，只有兩種情況：一是沒(méi)有釋放，那么就要“return” 上一次按鍵的值；二是已經(jīng)釋放，則“return”這一次的值。于是我們就再引入一個(gè)變量  “l(fā)ast_key_value” ，用來(lái)存放 “上一次” 的按鍵值（這里我們要清楚，“上一次” 是一個(gè)相對(duì)的情況，因?yàn)?“這一次” 的按鍵值立刻就會(huì)變成 “上一次”）。添加的代碼如下:
/***************CHANGE--START******************************/
if(key_state==key_state0) {
last_key_value=key_value;
   return key_value;
}
else return last_key_value;
/***************CHANGE--END******************************/

說(shuō)了一堆 “廢話” 終于把第一個(gè)問(wèn)題解決了，接下來(lái)解決樓主所說(shuō)的那個(gè)問(wèn)題。其實(shí)這是一個(gè)識(shí)別的問(wèn)題，也就是說(shuō)要 “ 如何識(shí)別是首次上電呢？ ”。
這里我們?cè)?“ main.c ” 文件中引入一個(gè)標(biāo)志位“  bit power_on=1；                                        /* 標(biāo)志位為 1 表示上電后未按下任何按鍵的狀態(tài) */ ”
并在 “main” 函數(shù)中加入
“  if (power_on==0) Display(readkey);          /* 上電后有按鍵被按下，才顯示對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)*/             ”
到這里，我們又引入了另一個(gè)問(wèn)題， “ power_on ” 需要在哪里被 “清零” ，你也許會(huì)說(shuō)，很簡(jiǎn)單啊，在 “ if(key_state==key_state0) {...} ” 清零啊。我們把  “ power_on = 0 ； /*  注意要聲明  extern bit power_on; */  ”  直接加入其中，然后編譯、燒寫(xiě)、運(yùn)行。接著發(fā)現(xiàn)，咦！怎么還亮。然后，憑借我的直覺(jué)又把它放到了 “ else ” ，再來(lái)一遍，然后你發(fā)現(xiàn)直覺(jué)真管用，不亮了。趕緊按一個(gè)鍵試試，顯示沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)你會(huì)突然發(fā)現(xiàn)好像下去的時(shí)候顯示的是 “ 0 ”  松手以后，才顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。復(fù)位再來(lái)一遍，真的是這樣，怎么辦？認(rèn)真分析代碼發(fā)現(xiàn)（這里就不廢話了，留給各位“ 廢 ”好了），你會(huì)發(fā)現(xiàn)，的確應(yīng)該在 “ if(key_state==key_state0) {...} ” 中清零（第一感覺(jué)真的很準(zhǔn)）。不過(guò)還要添加一個(gè) “標(biāo)志位” 可以是 “釋放標(biāo)志位” 也可以是 “按下標(biāo)志位”，為什么？就留給各位來(lái)想了。這里選擇 “釋放標(biāo)志位”。修改的代碼如下：
/***************CHANGE--START******************************/
case key_state2:{                                                       //狀態(tài)2，判斷是否被釋放
if(key_temp==no_key){                                     //釋放，轉(zhuǎn)回到狀態(tài)0
      key_state=key_state0;
      shifang=1;
}
}break;

......
if(key_state==key_state0) {
last_key_value=key_value;
if(bit_release) power_on=0;    /* bit_release 也就是釋放標(biāo)志位 */
return key_value;
}
/***************CHANGE--END******************************/
完成以后，編譯、燒寫(xiě)、運(yùn)行，OK！

矩陣鍵盤(pán) 狀態(tài)機(jī)法主程序：

/*==========================================================
* 開(kāi)發(fā)人員：laowang
* 當(dāng)前版本：V1.0
* 創(chuàng)建時(shí)間：11/26
* 修改時(shí)間：
* 功能說(shuō)明：對(duì)4*4矩陣鍵盤(pán)掃描，用8位數(shù)碼管進(jìn)行顯示，剛開(kāi)始時(shí)不亮，依次按下按鍵時(shí)
數(shù)碼管依次顯示0-F，掃描方法為狀態(tài)機(jī)方法+定時(shí)器中斷
*==========================================================*/
#include<reg52.h>
#include"Define.h"
#include"display.h"
#include"matrixkeyscan.h"
void Timer0_init(); //定時(shí)器初始化函數(shù)
uint flag=0; //按鍵掃描標(biāo)志，每中斷一次，掃描一次
//主函數(shù)
void main()
{
uchar key_state=0;
uchar readkey;
readkey=0xff;
Timer0_init();
Display_init(); //使之不亮
while(1)
{
if(flag)
{
flag=0;
readkey=Keyscan();
Display(readkey);
}
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=0xd8; //10Ms產(chǎn)生一次中斷
TL0=0xf0;
flag=1;
}
void Timer0_init()
{
TMOD=0x01;
TH0=0xd8; //12MHz 10Ms
TL0=0xf0;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}

復(fù)制代碼

行列掃描法的主程序：

/*==========================================================
* 開(kāi)發(fā)人員：laowang
* 當(dāng)前版本：V1.0
* 創(chuàng)建時(shí)間：11/19
* 修改時(shí)間：
* 功能說(shuō)明：讓數(shù)碼管的前兩位顯示顯示一個(gè)二位數(shù)（0-59），
通過(guò)三個(gè)按鍵控制，按下key1num加1，按下key2num減1，按下key3num清零
*==========================================================*/
/*==================硬件電路=============================================
*
*
* MCU=89x51/52 8位數(shù)碼管（共陰）
* +---------------+ +------+ +------------+------------+
* | p1.0|-----| |---->a| | |
* | . | | 573 | . |8. 8. 8. 8. |8. 8. 8. 8. |
* | . | | | . | | |
* | p1.7|-----| |--->dp| | |
* +--key1--|P2.0 p3.4|-----| 段選 | +------------+------------+
* | | | +------+ | |
* |--key2--|P2.1 | | . . . . . . |
* | | | +------+ | |
* |--key3--|P2.2 p3.5|-----| | | |
* | | p1.0|-----| 573 |-----------| |
* GND | . | | | |
* | . | | | |
* | p1.7|-----| 位選 |--------------------------|
* | | +------+
* | |
* | |
* +---------------+
*
* 說(shuō)明：此例程中只用到了數(shù)碼管的前兩位
*=================================================================================*/
#include<reg52.h>
#include"display.h"
#include"matrixkey.h"
void main()
{
while(1)
{
Matrixkeyscan();
Display(key);
}
}

復(fù)制代碼

完整的源碼請(qǐng)到本帖頂部下載附件.

ID:135835 · 發(fā)表于 2017-3-13 16:45

在劉平老師的《深入淺出玩轉(zhuǎn)51單片機(jī)》里學(xué)習(xí)過(guò)狀態(tài)機(jī)法，看得不是太懂。謝樓主分享了。

ID:184846 · 發(fā)表于 2017-4-15 17:14

就是沒(méi)有金幣了

ID:184846 · 發(fā)表于 2017-4-19 08:30

下載看了，覺(jué)得上電數(shù)碼管亮，好像是初始化顯示函數(shù)Display_init();那里一開(kāi)始就把位選全打開(kāi)了，而每10Ms產(chǎn)生一次中斷，主函數(shù)中一開(kāi)始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開(kāi)始10ms就顯示0XFF，覺(jué)得這個(gè)位選應(yīng)該在按鍵松手才打開(kāi)，修改如下
void Display_init()
{
P1=0xFF;      //將所有的位選關(guān)閉，所有數(shù)碼管不亮，
wela=1;
wela=0;
P1=0x00;    //將段選關(guān)閉，也就是剛開(kāi)始的時(shí)候數(shù)碼管都不亮
dula=1;
dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
wela=1;
P1=0x00;      //將所有的位選打開(kāi)，所有數(shù)碼管同時(shí)亮，
wela=0;
dula=1;
P1=smg_duan[num1];
dula=0;
}

ID:184846 · 發(fā)表于 2017-4-19 08:31

哦，我看的是狀態(tài)機(jī)那個(gè)。
下載看了，覺(jué)得上電數(shù)碼管亮，好像是初始化顯示函數(shù)Display_init();那里一開(kāi)始就把位選全打開(kāi)了，而每10Ms產(chǎn)生一次中斷，主函數(shù)中一開(kāi)始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開(kāi)始10ms就顯示0XFF，覺(jué)得這個(gè)位選應(yīng)該在按鍵松手才打開(kāi)，修改如下
void Display_init()
{
P1=0xFF;      //將所有的位選關(guān)閉，所有數(shù)碼管不亮，
wela=1;
wela=0;
P1=0x00;    //將段選關(guān)閉，也就是剛開(kāi)始的時(shí)候數(shù)碼管都不亮
dula=1;
dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
wela=1;
P1=0x00;      //將所有的位選打開(kāi)，所有數(shù)碼管同時(shí)亮，
wela=0;
dula=1;
P1=smg_duan[num1];
dula=0;
}

ID:184846 · 發(fā)表于 2017-4-19 09:11

下載看了狀態(tài)機(jī)，覺(jué)得上電數(shù)碼管亮，好像是初始化顯示函數(shù)Display_init();那里一開(kāi)始就把位選全打開(kāi)了，而每10Ms產(chǎn)生一次中斷，主函數(shù)中一開(kāi)始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開(kāi)始10ms就顯示0XFF，覺(jué)得這個(gè)位選應(yīng)該在按鍵松手才打開(kāi)，修改如下
void Display_init()
{
P1=0xFF;      //將所有的位選關(guān)閉，所有數(shù)碼管不亮，
wela=1;
wela=0;
P1=0x00;    //將段選關(guān)閉，也就是剛開(kāi)始的時(shí)候數(shù)碼管都不亮
dula=1;
dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
wela=1;
P1=0x00;      //將所有的位選打開(kāi)，所有數(shù)碼管同時(shí)亮，
wela=0;
dula=1;
P1=smg_duan[num1];
dula=0;
}

ID:213328 · 發(fā)表于 2017-7-24 14:24

目前用的反轉(zhuǎn)，出了些問(wèn)題，剛好學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
多謝樓主了

ID:168002 · 發(fā)表于 2018-3-7 13:33

之前都是用反轉(zhuǎn)法，現(xiàn)在試試狀態(tài)機(jī)

ID:203654 · 發(fā)表于 2018-5-24 10:46

感謝樓主分享

，學(xué)習(xí)一下

ID:286251 · 發(fā)表于 2018-5-26 15:32

很有用。非常感謝分享

ID:430148 · 發(fā)表于 2018-11-20 20:07

學(xué)習(xí)一下

ID:380988 · 發(fā)表于 2018-12-2 14:45

感謝樓主分享，學(xué)習(xí)一下

ID:413383 · 發(fā)表于 2019-6-10 00:03

多謝樓主了

ID:558624 · 發(fā)表于 2019-7-13 22:00

感謝樓主

ID:207882 · 發(fā)表于 2019-7-14 17:20

寫(xiě)得挺好的，點(diǎn)贊，，我下載了你的狀態(tài)機(jī)程序，，為了省點(diǎn)黑幣，其他兩個(gè)我就沒(méi)下載了，，我看了后自己有些看法，，如果我同一行一個(gè)按鍵壓死，，然后我在同一行按下另一個(gè)按鍵呢？？？？還有主函數(shù)10Ms檢測(cè)一次，，為什么數(shù)碼管顯示也放在這個(gè)里面？？？上電數(shù)碼管亮我覺(jué)得不是上面6#說(shuō)的， readkey=Keyscan();
Display(readkey);
上電按鍵沒(méi)按的換Keyscan()返回的應(yīng)該是0吧，，display(0)對(duì)應(yīng)你的數(shù)組不就是全亮？？？，我覺(jué)得應(yīng)該是這樣，試試把數(shù)組的全滅數(shù)據(jù)也就是0x00,放在第一個(gè)，，剩下的就按你的按鍵去排顯示的數(shù)據(jù)就好了

ID:644656 · 發(fā)表于 2019-11-18 21:52

哇，感謝樓主的分享，給我們這些小白提供了學(xué)習(xí)的資料

ID:658887 · 發(fā)表于 2019-12-8 15:50

感謝分享

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