4×4矩阵键盘详解（stm32）_stm32矩阵键盘
目录
一 前言
二 概述
2.1 硬件准备
2.2 硬件连接
2.3 实验目标
3.1 矩阵键盘介绍
3.2 工作原理
3.3 keyboard.c
3.4 keyboard.h
四 实现目标（main.c）
五 实现效果
一 前言
大家好呀，好久没更新博客了，最近因为买的一些硬件没有到就一直迟迟没有完成博客的攥写，接下来这段时间会给大家讲stm32的矩阵键盘、由用蓝牙实现舵机云台的转动、电机步进电机等等。一些关于stm32的拓展模块，也会列入在stm32专题的介绍。
我已为大家整理好之后讲的轮询法和中断法的代码，如下，大家自行下载运行即可
【超级会员V4】通过百度网盘分享的文件：轮询法.zip等2个文件
链接:https://pan.baidu.com/s/1Jp2InrAQOFNvuQ51qzYHag
提取码:42z5
复制这段内容打开「百度网盘APP 即可获取」
二 概述
2.1 硬件准备
我们需要准备一个4*4的矩阵键盘、OLED显示屏幕、stm32f103c8t6的最小开发板以及几根杜邦线
2.2 硬件连接
（1） 矩阵键盘
（2）OLED屏幕
请大家先将硬件的设备连接好，随后我们将会进行矩阵键盘的讲解，最后再落实到项目中
2.3 实验目标
我们本次将会完成一篇关于矩阵键盘的一个实验，我们要通过oled显示输入的密码，将密码设置成‘1234’
- 如果输入密码正确，则在oled屏幕上显示“PassWord Right”；
- 如果输入密码错误，则在oled屏幕上显示“PassWord Error”；
- 如果输入密码不是四位，则在oled上显示“Input 4Num”
三 矩阵键盘
3.1 矩阵键盘介绍
矩阵键盘是一种常用的多按键输入设备，通常由多个按键按照行（Row）和列（Column）排布形成一个二维网格结构。最常见的是 4×4（16键） 或 4×3（12键）,这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机中I/O口的利用率，节约单片机的资源。我们这里讲解16键的（8个引脚控制16个按键），12键和16键的大同小异，大家可以自行写12键的代码。
3.2 工作原理
-
每个按键连接在一行一列的交点上。
-
控制器（如stm32）先设置某一行输出低电平，其它行为高电平，按下的某个按键为低电平。
-
轮流扫描每一行，并读取每一列输入状态。
-
如果某一列被检测到为低电平，说明该行该列的按键被按下。
我们也会在写代码当中将行（R1~4）设置为GPIO的输出模式，将列（C1~4）设置为GPIO的输入模式。
这里在延申一点，大家想一想，不按按键是高电平，按下去是低电平，所以我们在配置输出模式的时候，我们要选择推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP），因为推挽输出既可以输出高电平也可以输出低电平。那每一列设置输入模式的时候，该选哪个模式呢？我们不按按键，则是高电平，用上拉输入主要是为了让输入端口有一个确定的高电平状态，避免悬空和干扰，提高可靠性，我们会默认将每一列输入模式设置为上拉输入模式（GPIO_Mode_IPU）。
3.3使用方法
在写代码的时候，我们会有两种方式来写代码，分别为：轮询法、中断法。
关于上述两种方法，我都会给大家总结好，大家进入网盘中自行领取即可~ 因为这个矩阵键盘很多时候都会用到，所以大家可以直接拿走代码直接用，相关代码原理我也会给大家讲解。我们这篇文章主要是针对于初学者，会着重讲轮询法。接下来我会给大家分板块讲解矩阵键盘的代码部分，关于本项目的轮询法和中断法，大家直接进入百度网盘中直接调用源项目即可~
3.3 keyboard.c
（1）头文件部分
#include \"stm32f10x.h\"#include \"delay.h\" #include \"keyboard.h\"//4×4矩阵键盘const char key_map[4][4] = { {\'1\', \'2\', \'3\', \'A\'}, {\'4\', \'5\', \'6\', \'B\'}, {\'7\', \'8\', \'9\', \'C\'}, {\'*\', \'0\', \'#\', \'D\'}};（2）键盘初始化
// 初始化 PA0~PA7void Keyboard_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // PA0~PA3 行：推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // PA4~PA7 列：上拉输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 默认将所有行拉高 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);}前面这两部分还是很好理解的 大家结合代码中的注释看一看就行，下面这个返回按键值部分，不太好理解，我给大家着重讲接下来这部分。
（3）返回按键值
// 扫描键盘，返回对应字符，无按键返回0char Keyboard_Scan(void){ uint8_t row, col; for (row = 0; row < 4; row++) { // 先将所有行拉高 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3); // 选定当前行拉低 GPIO_ResetBits(GPIOA, (1 << row)); delay_ms(5); // 消抖 + 等待稳定 // 读取列状态 for (col = 0; col < 4; col++) { if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4 << col) == 0) { while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4 << col) == 0); // 等待松手 return key_map[row][col]; } } } return 0; // 无按键按下}请大家跟紧接下来的讲解
char Keyboard_Scan(void){ uint8_t row, col; for (row = 0; row < 4; row++) { for (col = 0; col < 4; col++) { //... ... } } return 0;}这是这个函数的外围框架，两个for 循环遍历每一行、每一列，row, col：分别用于行和列的索引。进行“逐行扫描”如果没检测到任何按键，最后返回 0（表示无按键按下）。
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4 << col) == 0){ while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4 << col) == 0); // 等待松手 return key_map[row][col];}关于上面这几行代码，大家可能就不懂了，GPIOA, GPIO_Pin_4 << col这个玩意又是什么呢？为啥要左移col（列）呢？接下来给大家讲一下：
在代码中的gpio.h中提供着gpio引脚如下的代码：
我们可以清晰的看到，PIN4被宏定义为了0x0010，PIN5被宏定义为了0x0020，PIN6被宏定义为了0x0040，PIN7被宏定义为了0x0080。GPIO_PIN_4在 STM32 标准库中是一个“位掩码”，值是 0x0010（也就是二进制 0001 0000），对应 PA4 这个引脚。
-
col取 0, 1, 2, 3，代表第几列。
-
GPIO_PIN_4
<<col就会依次变成：-
col = 0：GPIO_PIN_4
<< 0= GPIO_PIN_4 = 0x0010（PA4） -
col = 1：GPIO_PIN_4
<< 1= 0x0020（PA5） -
col = 2：0x0040（PA6）
-
col = 3：0x0080（PA7）
-
其中col = 0就是硬件上的C1这一列，col = 3就是硬件的上的C4这一列，只不过在最上面定义的二位数组，计算机识别是从0开始计数的。
这个地方也是我认为轮询法很有意思的一个点，他告诉了我们GPIO_PIN_几只不过是一个位掩码。本质都不过是0和1这两个数构成的。
链接:https://pan.baidu.com/s/1Jp2InrAQOFNvuQ51qzYHag
提取码:42z5
3.4 keyboard.h
#ifndef _KEYBOARD_H_#define _KEYBOARD_H_#include \"stm32f10x.h\"void Keyboard_Init(void);char Keyboard_Scan(void);#endif在.h中，只需要将相应的头文件给加进来即可。
那么以上就已经完成了矩阵键盘的“轮询法”底层代码编写了，关于中断法请见我给大家提供的资料中。
四 实现目标（main.c）
通过oled显示输入的密码，将密码设置成‘1234’
如果输入密码正确，则在oled屏幕上显示“PassWord Right”；
如果输入密码错误，则在oled屏幕上显示“PassWord Error”；
如果输入密码不是四位，则在oled上显示“Input 4Num”
（1）头文件
#include \"stm32f10x.h\"#include \"oled.h\"#include \"keyboard.h\"#include \"usart.h\"#include \"spi.h\"#include \"delay.h\"#include \"stdio.h\"#include \"string.h\"//全局变量char Key_Val;char input_code[7] = {0};//存放输入的密码uint8_t input_index = 0;//数组的下角标（2）主函数
int main(void){oled_gpio_init();oled_init();Keyboard_Init();oled_fill(0xFF);delay_ms(1000);oled_fill(0x00);delay_ms(1000);while (1){//显示“Input Password”oled_show_string(0, 0, \"Input Password:\", 16);Key_Val = Keyboard_Scan();if (Key_Val){//进行输入，四位密码if (Key_Val >= \'0\' && Key_Val <= \'9\'){ if (input_index < 6) {input_code[input_index++] = Key_Val;oled_show_char(10 * input_index, 5, Key_Val, 16); // 显示输入}} /* 如果按下了#，要进行密码比对，从而清零 */else if (Key_Val == \'#\'){input_code[input_index] = \'\\0\'; // 补字符串结束符if (input_index == 4){ if (strcmp(input_code, \"1234\") == 0) { oled_fill(0x00); oled_show_string(10, 3, \"PassWord Right \", 16); delay_ms(1000); } else { oled_fill(0x00); oled_show_string(10, 3, \"PassWord Error \", 16); delay_ms(1000); } } else { oled_show_string(10, 3, \"Input 4Num\", 16); delay_ms(1000); } input_index = 0;//下角标也要重新赋值成0 memset(input_code, 0, sizeof(input_code)); //memset函数：把 input_code 这整个数组里的所有元素都设置为零，即清空了输入缓存 delay_ms(1000); oled_fill(0x00); delay_ms(500); } //如果按了*，则清零，在屏幕上显示Input Password Please Again! else if (Key_Val == \'*\') { input_index = 0; memset(input_code, 0, sizeof(input_code)); oled_fill(0x00); oled_show_string(0, 0, \"Input Password\", 16); oled_show_string(3, 3, \"Please Again!\", 16); } } }}当然，我有个部分写的不是很好，我们可以把密码存放到ROM里面，也就是用到了原先我写的SPI应用W25Q64，可以把密码存放到W25Q64中。这次我们主要是学习关于矩阵键盘的内容，我尽量不给大家添加学习的负担，我会在未来我写单片机项目专栏中，进行多个知识点整合时，会讲解如何将密码或者数据存放到W25Q64当中。（狗头）
五 实现效果
最后实现的一些效果如下：
欢
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【超级会员V4】通过百度网盘分享的文件：轮询法.zip等2个文件
链接:https://pan.baidu.com/s/1Jp2InrAQOFNvuQ51qzYHag
提取码:42z5
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