【STM32嵌入式系统设计与开发】——6矩阵按键应用（4x4）

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STM32资料包：
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提取码：8888

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一、任务描述

二、任务实施

观察电路图，DK1-DK16按键有按下PE8 - PE11端口下拉输入，PE12-PE15输出，按键按下从而组合成16种控制led灯。

参考排列组合，如同KE1按下时，PE8为与PE12导通。

1、SingleKey工程文件夹创建

步骤1：复制工程模板“1_Template”重命名为“4_KeyBoard”

步骤2：修改项目工程名，先删除projects文件夹内除了Template.uvprojx文件外的所有内容并修改为“KeyBoard.uvprojx”。并删除output/obj和output/lst中的所有文件。

步骤3：运行“KeyBoard.uvprojx”打开目标选项“Options for Target”中的“Output”输出文件，并修改可执行文件名称为“KeyBoard”点击“OK”保存设置。最后点击“Rebuild”编译该工程生成KeyBoard文件。

步骤4：复制“2_LEDTest”中的"1_LED"文件复制到hardware中。

步骤5：新建“2_KeyBoard”文件，并在该文件夹下新建“KeyBoard.c”和“KeyBoard.h”两个文件。

步骤6：工程组文件中添加“led.c”和“KeyBoard.c”文件。

步骤7：目标选项添加添加头文件路径

2、函数编辑

（1）主函数编辑

步骤1：端口初始化准备

	//函数初始化，端口准备delay_init();     //启动滴答定时器，延时函数LED_Init();       //板载LED初始化ExpKeyBordInit(); //开发板按键初始化

步骤2：循环工作代码编辑，读取按键并判断按键模式，按下则点亮led灯，否则LED灯熄灭

	while(1){KeyValue = ExpKeyScan(0);switch(KeyValue){case 1:LED_MODE1(KeyValue);break;case 2:LED_MODE1(KeyValue);break;case 3:LED_MODE1(KeyValue);break;case 4:LED_MODE1(KeyValue);break;case 5:LED_MODE1(KeyValue);break;case 6:LED_MODE1(KeyValue);break;case 7:LED_MODE1(KeyValue);break;case 8:LED_MODE1(KeyValue);break;case 9:LED_MODE1(KeyValue);break;case 10:LED_MODE1(KeyValue);break;case 11:LED_MODE1(KeyValue);break;case 12:LED_MODE1(KeyValue);break;case 13:LED_MODE1(KeyValue);break;case 14:LED_MODE1(KeyValue);break;case 15:LED_MODE1(KeyValue);break;case 16:LED_MODE1(KeyValue);break;}}

（2）LED IO初始化函数(LED_Init())

/*********************************************************************@Function  : 开发板LED IO初始化@Parameter : N/A @Return    : N/A
**********************************************************************/
void ExpLEDInit(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义 GPIO 初始化结构体变量/* 时钟使能 */	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能 GPIOA 时钟/* 引脚配置 */	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED_ALL; // D1-D8->PA0-PA7 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 设置引脚为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置引脚的输出速度为 50MHzGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 应用以上配置到 GPIOA 上GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭
}

（3）开发板矩阵键盘IO初始化（ExpKeyBordInit()）

初始化PE8 - PE15端口，并为推挽输出。

/*********************************************************************@Function  : 矩阵键盘IO初始化@Parameter : None @Return    : None
**********************************************************************/
void ExpKeyBordInit(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;/*时钟使能*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);/*引脚配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_ALL;           // 将开发板四个按键连接到PE8~PE15GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置 GPIO 输出速度为 50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出		 GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);	/*引脚初始电平设置*/GPIO_SetBits(GPIOE,KEY_ALL);
}

（3）开发板矩阵按键LED控制（ExpKeyBordInit()）

初始化PE8 - PE15端口，并为推挽输出。

/*********************************************************************@Function  : 开发板矩阵按键LED控制@Parameter : KeyValue：矩阵按键状态 每一位表示一个矩阵按键的状态，每位按键对于相应led模式@Return    : N/A
**********************************************************************/
void LED_MODE1(uint32_t KeyValue)
{switch(KeyValue){case 1:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED1 = 0;delay_ms(1000);break;case 2:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED2 = 0;delay_ms(1000);break;case 3:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED3 = 0;delay_ms(1000);break;case 4:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED4 = 0;delay_ms(1000);break;case 5:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED5 = 0;delay_ms(1000);break;case 6:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED6 = 0;delay_ms(1000);break;case 7:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED7 = 0;delay_ms(1000);break;case 8:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED8 = 0;delay_ms(1000);break;case 9:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED1 = 0;LED2 = 0;delay_ms(1000);break;case 10:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED3 = 0;LED4 = 0;delay_ms(1000);break;case 11:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED5 = 0;LED6 = 0;delay_ms(1000);break;case 12:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭LED7 = 0;LED8 = 0;delay_ms(1000);break;case 13:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭delay_ms(1000);break;case 14:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭for(int i = 0;i < 8;i++){PAout(i) = 0;delay_ms(500);}for(int i = 0;i < 8;i++){PAout(i) = 1;delay_ms(500);}break;case 15:GPIO_SetBits(GPIOA, LED_ALL); // 将 GPIOA 的引脚 PA0-PA7 设置为高电平，使得开发板 LED 灭break;}}

（4）键盘IO（PE12-PE15）设置为输入模式函数(KeyBordSetIn())

将指定的 GPIO 引脚设置为输入模式，并启用下拉输入。

/*********************************************************************@Function  : 键盘IO设置为输入模式@Parameter : KEYIO ：要设置的IO@Return    : N/A
**********************************************************************/
void KeyBordSetIn(uint16_t KEYIO)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;/*时钟使能*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);/*引脚配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEYIO;	           GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;     //下拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);	
}

（5）键盘IO（PE8-PE11）设置为输出模式函数(KeyBordSetOut())

将指定的 GPIO 引脚设置为输入模式，并启用下拉输入

/*********************************************************************@Function  : 键盘IO设置为输出模式@Parameter : KEYIO ：要设置为输出模式的GPIO引脚@Return    : N/A
**********************************************************************/
void KeyBordSetOut(uint16_t KEYIO)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/* 使能GPIOE时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);/* 配置引脚为输出模式 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEYIO;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

（6）矩阵键盘行列读写操作函数(GPIO_KEY_RW())

从矩阵键盘中读取按键状态，通过设置特定的 GPIO 引脚为输入或输出模式，并根据参数设置写入行或列，并且根据读取的输入和输出数据返回一个表示按键状态的字节值

/*********************************************************************@Function  : 矩阵键盘行列读写操作@Parameter : ReadIo  ：读输入的IOWirteIo ：写输出的IO@Return    : 行列IO输出状态
**********************************************************************/
uint8_t GPIO_KEY_RW(uint16_t ReadIo,uint16_t WirteIo)
{uint16_t Wdata=0,Rdata=0;	//写KeyBordSetOut(KEY_ALL);             //设置IOif(WirteIo==0x0f00)GPIO_SetBits(GPIOE,KEY_LINE);   //写行		 else GPIO_ResetBits(GPIOE,KEY_LIST); //写列		Wdata = GPIO_ReadOutputData(GPIOE); //读输出	Wdata &= WirteIo;                   //取有效区域//读KeyBordSetIn(ReadIo);               //设置IO Rdata = GPIO_ReadInputData(GPIOE);  //读输入Rdata &= ReadIo;                    //取有效区域//状态返回	Rdata |= Wdata;                     //合并两次读取的数据return (uint8_t)(Rdata>>8);         //移位返回
}

（7）矩阵键盘键值扫描函数(KeyBoardScan())

扫描矩阵键盘的按键状态，通过检测行列按键的组合来确定按下的具体按键，并在按键按下后进行一定的延时消抖处理，最终返回表示按键值的一个字节。

/*********************************************************************@Function  : 矩阵键盘键值扫描@Parameter : N/A@Return    : 键值
**********************************************************************/
uint8_t KeyBoardScan(void)
{uint8_t KeyValue=0,Key=0;uint8_t a = 0;if(GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE)!=0x0f)    //读取按键是否按下{delay_ms(10);//延时10ms进行消抖if(GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE)!=0x0f)//再次检测键盘是否按下{//测试列Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LIST,KEY_LINE);switch(Key){case(0x1F):	KeyValue=1;break;//1列case(0x2F):	KeyValue=2;break;//2列case(0x4F): KeyValue=3;break;//3列case(0x8F):	KeyValue=4;break;//4列}//测试行Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LINE,KEY_LIST);switch(Key){case(0x0E):	KeyValue=KeyValue;break;   //1行case(0x0D):	KeyValue=KeyValue+4;break; //2行case(0x0B): KeyValue=KeyValue+8;break; //3行case(0x07):	KeyValue=KeyValue+12;break;//4行}//松手检测		while((a<50)&&(Key!=0x00))	{delay_ms(5);Key = GPIO_KEY_RW(KEY_LINE,KEY_LIST);a+=1;}				}}return KeyValue;
}

3、宏定义

（1）源文件添加头文件

步骤1：按键功能文件中添加相关头文件，源文件报错消失部分

#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include ".\delay\delay.h"
#include "SingleKey.h"

步骤2：主函数添加所需的led和KeyBoard头文件，主源文件部分报错消失

/***********Hardweare***************/
#include "led.h"
#include "KeyBoard.h"

（2）按键头文件编辑

点击编译显示报错

步骤1：创建一个宏定义保护

#ifndef _SINGLEKEY_H
#define _SINGLEKEY_H#endif

步骤2：添加宏定义

/******************矩阵键盘IO预定义********************/
#define  KEY_LINE 	GPIO_Pin_8  | GPIO_Pin_9  | GPIO_Pin_10  | GPIO_Pin_11  	//行#define  KEY_LIST 	GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14  | GPIO_Pin_15 	//列#define  KEY_ALL  	GPIO_Pin_8  | GPIO_Pin_9  | GPIO_Pin_10  | GPIO_Pin_11 | \GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14  | GPIO_Pin_15		//行和列
//行列操作定义
#define RLine_WList  0 //读行写列
#define RList_WLine  1 //读列写行

步骤3：添加函数声明

void    ExpKeyBordInit(void);    //矩阵键盘IO初始化
uint8_t KeyBoardScan(void);      // 矩阵键盘键值扫描

步骤4：添加数据类型和宏的头文件

#include <stdint.h>
//键值枚举
enum KeyBoard
{KEY_NO=0,KEY_K1,KEY_K2,KEY_K3,KEY_K4,KEY_K5,KEY_K6,KEY_K7,KEY_K8,KEY_K9,KEY_K10,KEY_K11,KEY_K12,KEY_K13,KEY_K14,KEY_K15,KEY_K16
};

4、知识链接

（1）GPIO_SetBits()

将指定的 GPIO 引脚设置为高电平（或逻辑“1”）状态

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

（2）GPIO_ResetBits()

将指定的 GPIO 引脚设置为低电平（或逻辑“0”）状态

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

（3）GPIO_ReadOutputData()

这个函数用于读取配置为输出的 GPIO（通用输入/输出）引脚的当前状态。换句话说，它读取当前从配置为输出的 GPIO 引脚驱动出去的数据。

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

GPIOx：指定要读取输出数据的 GPIO 端口，如 GPIOA、GPIOB 等

（4）GPIO_ReadInputData()

相反，这个函数用于读取配置为输入的 GPIO 引脚的当前状态。它读取当前在配置为输入的 GPIO 引脚上检测到的数据。

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

GPIOx：指定要读取输出数据的 GPIO 端口，如 GPIOA、GPIOB 等

5、工程测试