STM32F1与STM32CubeIDE编程实例-矩阵键盘驱动

矩阵键盘驱动

1、矩阵键盘介绍

键盘是广泛用于各种电子和嵌入式项目的输入设备。 它们用于以数字和字母的形式获取输入，并将其输入系统以进行进一步处理。

矩阵键盘由一组相互连接的按钮组成。 在本次实例中使用 4X4 矩阵键盘，其中四行中的每一行都有 4 个按钮。 按钮端子按下图所示示连接。 在第一行，所有4个按钮的一个端子连接在一起，4个按钮的另一个端子代表4列中的每一列，每行也是如此。 所以一共有 8 根线来连接一个微控制器。

在这里插入图片描述

首先，需要配置 8 个 GPIO 引脚。 其中四个是输入，另外四个是输出引脚。 然后您可以将列引脚连接到输入或输出引脚，但为方便起见，我将它们连接到 4 个输出引脚。

最后但同样重要的是，4 行引脚将连接到微控制器的 4 个输入引脚。 如下图所示：

在这里插入图片描述

如何确定键盘中哪个按键按下？

1）查找列位置

  • 首先，将所有行都设置为逻辑级别 0，将所有列设置为逻辑级别 1。
  • 每当按下一个按键时，对应于该按钮的列和行就会短路，并使相应的列变为逻辑电平 0。因为该列连接（短路）到处于逻辑电平 0 的行。

在这里插入图片描述

2）查找行位置

  • 首先，将所有行都设置为逻辑级别1，将所有列设置为逻辑级别 0。
  • 当按下按键的行应为 0，因为它已连接（短路）到按下按钮的列，并且所有列都处于 0 逻辑。 所以我们已经扫描了所有行的 0。

在这里插入图片描述

因此，每当在逻辑 0 处找到 Row 时，就意味着这是按下按钮的行。 所以现在就可以将列号（在步骤 2 中得到）和行号确定按键的位置。

在前面的文章中，对矩阵键盘的驱动做了详细的描述，请参考：

2、矩阵键盘配置

开发环境搭建、系统时钟配置、调试配置及串口配置，请参考：

传感器配置如下：

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保存配置并生成代码。

3、矩阵键盘驱动实现

1）基本定义

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/\*
 \* keypad4x4.h
 \*
 \* Created on: Apr 24, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_KEYPAD\_H\_\_
#define \_\_KEYPAD\_H\_\_

#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

typedef struct {
	uint16\_t id;
	uint16\_t rows;
	uint16\_t cols;
	GPIO_TypeDef \*\*row_ports;
	uint16\_t \*row_pins;
	GPIO_TypeDef \*\*column_ports;
	uint16\_t \*column_pins;
	uint8\_t \*keys_map;
} keypad\_t;

/\*\*\*
 \* @brief Keypad初始化
 \* @param keypad Keypad对象
 \*/
void keypad\_init(keypad\_t \*keypad);
/\*\*\*
 \* @brief 读取Keypad按键值
 \* @param keypad Keypad对象
 \*/
uint8\_t keypad\_read(keypad\_t \*keypad);
/\*\*\*
 \* @brief Keypad 销毁
 \* @param keypad Keypad对象
 \*/
void keypad\_release(keypad\_t \*keypad);

#endif /\* \_\_KEYPAD\_H\_\_ \*/


2）矩阵键盘键值扫描

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/\*
 \* keypad4x4.c
 \*
 \* Created on: Apr 24, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#include <keypad/keypad.h>

void keypad\_init(keypad\_t \*keypad) {

}

void keypad\_release(keypad\_t \*keypad) {

}
// 设置行
void \_\_keypad\_set\_column(keypad\_t \*keypad, uint16\_t column) {
	for (int i = 0; i < keypad->cols; i++) {
		HAL\_GPIO\_WritePin(keypad->column_ports[i], keypad->column_pins[i],
				GPIO_PIN_RESET);
	}
	HAL\_GPIO\_WritePin(keypad->column_ports[column], keypad->column_pins[column],
			GPIO_PIN_SET);
}

// 检查列状态，并确定按键位置
uint8\_t \_\_keypad\_check\_row(keypad\_t \*keypad, uint16\_t column) {
	uint8\_t key = 0;

	for (int i = 0; i < keypad->rows; i++) {
		if (HAL\_GPIO\_ReadPin(keypad->row_ports[i], keypad->row_pins[i])) {
			//HAL\_Delay(50);
			while (HAL\_GPIO\_ReadPin(keypad->row_ports[i], keypad->row_pins[i]))
				; // 等待松开
			key = keypad->keys_map[i \* keypad->rows + column];

			break;
		}
	}

	return key;
}

uint8\_t keypad\_read(keypad\_t \*keypad) {
	uint8\_t key = 0;

	for (int i = 0; i < keypad->cols; i++) {
		\_\_keypad\_set\_column(keypad, i);
		key = \_\_keypad\_check\_row(keypad, i);
		if (key) {
			break;
		}
	}
	return key;
}


3）主程序

在main.c文件中，添加如下代码：

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/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include <keypad/keypad.h>
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* Private variables ---------------------------------------------------------\*/

/\* USER CODE BEGIN PV \*/
GPIO_TypeDef \*column_ports[] = { KEYPAD_C1_GPIO_Port, KEYPAD_C2_GPIO_Port,
KEYPAD_C3_GPIO_Port, KEYPAD_C4_GPIO_Port };
uint16\_t column_pins[] = { KEYPAD_C1_Pin, KEYPAD_C2_Pin, KEYPAD_C3_Pin,
KEYPAD_C4_Pin };
GPIO_TypeDef \*row_ports[] = { KEYPAD_R1_GPIO_Port, KEYPAD_R2_GPIO_Port,
KEYPAD_R3_GPIO_Port, KEYPAD_R4_GPIO_Port };
uint16\_t row_pins[] = { KEYPAD_R1_Pin, KEYPAD_R2_Pin, KEYPAD_R3_Pin,
KEYPAD_R4_Pin };
// 按键值
uint8\_t keys_map[4][4] = { 
    { '1', '2', '3', 'A' }, 
    { '4', '5', '6', 'B' }, 
    {'7', '8', '9', 'C' }, 
    { '\*', '0', '#', 'D' } 
};

keypad\_t keypad;
/\* USER CODE END PV \*/

int main(void) {
	/\* USER CODE BEGIN 1 \*/

	/\* USER CODE END 1 \*/

	/\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

	/\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
	HAL\_Init();

	/\* USER CODE BEGIN Init \*/

	/\* USER CODE END Init \*/

	/\* Configure the system clock \*/
	SystemClock\_Config();

	/\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

	/\* USER CODE END SysInit \*/

	/\* Initialize all configured peripherals \*/
	MX\_GPIO\_Init();
	MX\_USART1\_UART\_Init();
	/\* USER CODE BEGIN 2 \*/
	keypad.id = 1;
	keypad.rows = 4;
	keypad.cols = 4;
	keypad.column_ports = column_ports;
	keypad.column_pins = column_pins;
	keypad.row_ports = row_ports;
	keypad.row_pins = row_pins;
	keypad.keys_map = (uint8\_t\*) &keys_map[0];

	printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Keypad4x4 \*\*\*\*\r\n");
	/\* USER CODE END 2 \*/

	/\* Infinite loop \*/
	/\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
	while (1) {
		/\* USER CODE END WHILE \*/

		/\* USER CODE BEGIN 3 \*/
		uint8\_t key = keypad\_read(&keypad);
		if (key) {
			printf("key %c pressed\r\n", key);
		}
	}
	/\* USER CODE END 3 \*/
}

运行结果：

在这里插入图片描述

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/125500171