51单片机（国信长天）矩阵键盘的基本操作

在CT107D单片机综合训练平台上，首先将J5处的跳帽接到1~2引脚，使按键S4~S19按键组成4X4的矩阵键盘。在扫描按键的过程中，发现有按键触发信号后(不做去抖动)，待按键松开后，在数码管的第一位显示相应的数字:从左至右，从上倒下，依次显示0~F。

训练重点 ：
1、矩阵键盘的扫描方式与程序设计思路。2、键码的识别与基本处理。

首先Kiel5中头文件没有设置P4接口，需要我们自己声明一下

矩阵键盘的扫描也是逐行，然后再逐列

#include <REGX52.H>

unsigned char code SMG_duanma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0x7f};

sfr P4 = 0xC0;   

sbit R1=P3^0;   
sbit R2=P3^1;
sbit R3=P3^2;
sbit R4=P3^3;

sbit C1=P4^4;
sbit C2=P4^2;
sbit C3=P3^5;
sbit C4=P3^4;

//选择实现的锁存器通道

void SelectHC573(unsigned char channel)
{
    switch(channel)
    {
        case 4 :
        P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;
        break;
        case 5 :
        P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0;
        break;
        case 6 :
        P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0;     //控制数码管的位码
        break;
        case 7 :
        P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0;   //控制数码管的段码
        break;
    }
}

//实现上述通道的选择

void Display_SMG(unsigned char value)
{
    SelectHC573(6);
    P0=0x01;
    SelectHC573(7);
    P0=value;
}

按键的扫描以及功能的实现

unsigned char key_num = 0;     //定义一个变量用来显示数字

void ScanfKeysMulti()
{
    R1=0;
    R2=R3=R4=1;
    C1=C2=C3=C4=1;
    if(C1==0)
    {
        while(C1==0);
        key_num=0;
        Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C2==0)
    {
            while(C2==0);
            key_num=1;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C3==0)
    {
            while(C3==0);
            key_num=2;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C4==0)
    {
            while(C4==0);
            key_num=3;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    
  R2=0;
    R1=R3=R4=1;
    C1=C2=C3=C4=1;
    if(C1==0)
    {
        while(C1==0);
        key_num=4;
        Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C2==0)
    {
            while(C2==0);
            key_num=5;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C3==0)
    {
            while(C3==0);
            key_num=6;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C4==0)
    {
            while(C4==0);
            key_num=7;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    
    R3=0;
    R2=R1=R4=1;
    C1=C2=C3=C4=1;
    if(C1==0)
    {
        while(C1==0);
        key_num=8;
        Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C2==0)
    {
            while(C2==0);
            key_num=9;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C3==0)
    {
            while(C3==0);
            key_num=10;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C4==0)
    {
            while(C4==0);
            key_num=11;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    
    R4=0;
    R2=R3=R1=1;
    C1=C2=C3=C4=1;
    if(C1==0)
    {
        while(C1==0);
        key_num=12;
        Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C2==0)
    {
            while(C2==0);
            key_num=13;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C3==0)
    {
            while(C3==0);
            key_num=14;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C4==0)
    {
            while(C4==0);
            key_num=15;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    
    R1=0;
    R2=R3=R4=1;
    C1=C2=C3=C4=1;
    if(C1==0)
    {
        while(C1==0);
        key_num=0;
        Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C2==0)
    {
            while(C2==0);
            key_num=1;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C3==0)
    {
            while(C3==0);
            key_num=2;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
    else if(C4==0)
    {
            while(C4==0);
            key_num=3;
            Display_SMG(SMG_duanma[key_num]);
    }
}

void main()
{
    while(1)
    {
        ScanfKeysMulti();
    }
}

总结：

一、功能简介

本程序基于 51 单片机（STC89C52），实现了 4×4 矩阵键盘扫描，并使用 数码管 显示按键值。按下键盘上的某个按键后，相应的数码管显示对应的键值。

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二、硬件连接

• 矩阵键盘（4×4） 采用 P3 及 P4 端口 连接：
  • 行（R1~R4）：P3.0、P3.1、P3.2、P3.3
  • 列（C1~C4）：P4.4、P4.2、P3.5、P3.4
• 数码管 通过 P0 端口 输出数据，HC573 锁存器 选择数据端口。

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三、程序解析

1. 数码管显示部分

unsigned char code SMG_duanma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0x7f};

这是 共阴极数码管段码表，用于显示 0~F（共 16 个字符）。

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2. 矩阵键盘扫描

矩阵键盘由 4 行 4 列组成，共 16 个按键。使用 行扫描法：

1. 行（R1-R4）逐行置低，列（C1-C4）读取状态。
2. 检测到按键按下（低电平），等待松开（防抖）。
3. 更新 key_num，调用 Display_SMG() 显示对应的数字。

void ScanfKeysMulti() { R1=0; R2=R3=R4=1; C1=C2=C3=C4=1; if(C1==0) { while(C1==0); key_num=0; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C2==0) { while(C2==0); key_num=1; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C3==0) { while(C3==0); key_num=2; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C4==0) { while(C4==0); key_num=3; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } R2=0; R1=R3=R4=1; if(C1==0) { while(C1==0); key_num=4; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C2==0) { while(C2==0); key_num=5; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C3==0) { while(C3==0); key_num=6; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } else if(C4==0) { while(C4==0); key_num=7; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } // 继续扫描 R3、R4 ... }

• 每次置低一行（R1~R4），检查 C1~C4 列 是否有低电平。
• 若某列为低电平，说明对应按键被按下，读取按键值。
• while(Cx==0); 等待按键松开，防止按键抖动。

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3. 主函数

void main() { while(1) { ScanfKeysMulti(); // 不断扫描矩阵键盘 } }

主函数通过 循环扫描键盘，并 实时更新数码管显示。

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四、程序优化建议

1. 优化按键去抖：

   • 目前是 while(Cx==0); 等待松开，建议增加 延时去抖。

   void Delay(unsigned int t) { while(t--); } // 简单延时 if(C1==0) { Delay(1000); while(C1==0); key_num=0; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); }

2. 结构优化

   • ScanfKeysMulti() 可使用 循环遍历，减少重复代码：

   void ScanfKeysMulti() { unsigned char row, col; for(row=0; row<4; row++) { R1 = R2 = R3 = R4 = 1; // 先全部置高 if(row == 0) R1 = 0; else if(row == 1) R2 = 0; else if(row == 2) R3 = 0; else if(row == 3) R4 = 0; if(C1==0) col = 0; else if(C2==0) col = 1; else if(C3==0) col = 2; else if(C4==0) col = 3; else continue; while(C1==0 || C2==0 || C3==0 || C4==0); // 等待松开 key_num = row * 4 + col; Display_SMG(SMG_duanma[key_num]); } } 

   优点：

   • 减少重复代码，提高可读性和可维护性。
   • 更易扩展到更大矩阵键盘（如 5×5、6×6）。

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五、总结

• 行扫描法检测矩阵键盘，逐行拉低，读取列值。
• 数码管通过 HC573 锁存器进行显示控制。
• 优化代码结构，减少冗余，提高可读性。
• 可添加延时去抖，提高稳定性。