实验五：矩阵键盘实验
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扫描原理
矩阵键盘的结构相较于独立键盘复杂一些，单片机对其进行的识别也会复杂一些。矩阵键盘的扫描方式有两种：行列扫描法和逐行/逐列扫描法。行列扫描法也称为线反法，适用于矩阵键盘受单片机连续的I/O口控制的情况;逐行/逐列扫描法适用于矩阵键盘被接入了单片机的任意I/O口的情况。在实际单片机应用中更为常用的是行列扫描法。 下面以4*4矩阵键盘为例，其中四条行线（第一行开始）接入单片机的P1.0-P1.3，四条列线（第一列开始）接入P1.4-P1.7。
行列扫描法
- 使P1口的高四位输出高电平，低四位输出低电平，此时列线被拉高，行线被拉低。假设有按键按下，则某一列的电平将会被拉低，此时读取P1口高四位（四个列）的电平，若读取到的值不全为高电平，说明有按键按下，可通过读取到的值判断是第几列。再使P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，读取P1口低四位（四个行）的电平，此时读取到的值不再全为高电平，可通过读取到的值判断是第几行。将两次读取的结果组合起来就可以得到当前按键的键值，从而确定按下按键的位置。
逐行/逐列扫描法
- 逐行/逐列扫描法本质和行列扫描法类似，即给某一行/某一列输出低电平，其余七个全部为高电平，此时读取电平变化，若由低电平则说明有按键键按下，可根据读取的键值判断按键按下的位置。
- 具体操作如下：将第一行置为低电平，其余三行和四列置为高电平。读取列线的数据，若列线不全为高电平表示第一行有按键按下，可根据读取的数据判断是第一行的哪一列按键按下;若列线全为高电平，则将第二行置为低电平，其余三行和四列置为高电平，读取列线的数据，判断是否有按键按下。重复上述动作，并以此类推。
Arduino
实验现象
- 串口输出按下按键的键值
电路连接
主要程序
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
digitalWrite(C[i], LOW);
}
if (!digitalRead(R[0]) || !digitalRead(R[1]) || !digitalRead(R[2])|| !digitalRead(R[3]))
{
delay(10);
if (!digitalRead(R[0]) || !digitalRead(R[1]) || !digitalRead(R[2])|| !digitalRead(R[3]))
{
digitalWrite(C[0], LOW);//扫描第一列
digitalWrite(C[1], HIGH);
digitalWrite(C[2], HIGH);
digitalWrite(C[3], HIGH);
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
if (!digitalRead(R[j]))
{
Serial.print("S");
Serial.print(j * 4 + 1);//在串口监视器中输出键盘编号
Serial.println(" has been pressed");
while (!digitalRead(R[j]));
Serial.println("The button has been loosened");
}
}
....................
注意事项
- 需将按键连接引脚配置为输入上拉模式，这样该引脚在没有外接信号输入的情况可下保持高电位，则写为：pinMode(9, INPUT_PULLUP)；
- 若单纯写为：pinMode(9, INPUT)，则该引脚的状态会不稳定。出现0和1无规律变化，从而影响程序判断。
