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。采用逐行或逐列地“扫描”，就可以读出任何位置按键的状态。
查询开发板原理图：
对比：
- 按普通方式连接16个按键：占用16个I/O口。
- 矩阵键盘16个按键：占用8个I/O口。
如果按键数量更多，减少的I/O口占用数量会更可观。
扫描
-
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。
矩阵键盘扫描
行扫描：
- 将第一行公共端（P17）置0，其他行公共端（P16 P15 P14）置1。
- 读取各列引脚（P13 P12 P11 P10）。如果读取到某个列为0（单片机I/O口上电默认为高电平1），则可以确定第一行某列的引脚被按下。
- 将第二行公共端（P16）置0，其他公共端（P17 P15 P14）置1。重复读取列操作。
- 对其余行重复上述操作。反复快速地读取，就可以实时监控哪个按键被按下。
列扫描同理，将上述行列互换即可。
旧版本的普中开发板P15引脚与蜂鸣器复用，使用行扫描时反复将P15置高低电平会使其一直响，因此旧版普中开发板宜使用列扫描。
51单片机弱上拉模式
上述情境中，当我们使用扫描方法读取按键状态时，如果为某行的公共端置0，并且按下此行的某个按键，那么某列的引脚就可以读取到0。但是51单片机引脚上电默认为高电平1，即此处用来读取列的引脚的电平为1。那么按键将他们接通，为什么没有短路呢？原因是这里的引脚是弱上拉、强下拉模式，即高电平驱动能力弱、低电平驱动能力较强。
可以按下图的简化模型进行通俗的理解。图中是一个弱上拉I/O口内部结构，既可以输出又可以输入。绿色部分的电路是控制引脚输出高低电平的，粉色部分是负责读取引脚输入电平的。
上电默认引脚为高电平，即绿色部分的电路通过电阻接通VCC。此时读取到的电平也是高电平。
如果在引脚外部输入低电平，由于电阻的存在并不会短路，并且此时读取到的是低电平。这也是低电平驱动能力更大的原因。
STC89C52单片机的P1 P2 P3引脚均为弱上拉模式。P0为开漏输出模式，但在普中开发板上接入了上拉电阻所以功能和弱上拉一样。所以可以认为普中开发板上所有I/O口均为弱上拉模式。
除此之外更高阶的单片机的I/O口还有其他模式，并且支持配置，如：
- 推挽输出：没有上拉电阻，只能作为输出引脚
- 高阻输入：没有输出电阻，只能作为输入引脚
I/O口模式详细信息请参考手册4.1节：STC89C52.pdf | Mikumikumi 文件站
获取按下的键码
程序是按照上面的列扫描思路写的，方便理解，存在优化空间。来自B站江科大自化协。
返回当前按下的按键键码的源码：
#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
如果按键按下不放，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;
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;
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;
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;
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;
}
Comments NOTHING