1 矩阵按键介绍
4*4矩阵按键，又称行列式键盘，它用4条I/O线作为行线，它用4条I/O线作为列线组成键盘。在行线和列线的每一个交叉点上设置一个按键，这样键盘按键就有4*4个，这种行列式键盘结构能够有效的提高单片机系统的I/O口利用率。
2 功能要求：通过数码管显示矩阵按键S1-S16按下后键值0-F。
3 硬件设计
3.1 系统框图
3.2 矩阵按键和数码管电路
4 软件设计
4.1 行列式扫描法
即逐行扫描：通过高四位轮流输出低电平来对矩阵按键进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接受到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。
1 #include "reg52.h"
2
3 typedef unsigned int u16;
4 typedef unsigned char u8;
5
6 #define KEY_MATRIX_PORT P1 //矩阵按键控制端口
7 #define SMG_SEG_PORT P0 //数码管段选控制端口
8
9 u8 gsmg_code[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
10 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //0-F的字形码，共阴型数码管
11
12 //延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
13 void delay_10us(u16 ten_us)
14 {
15 while(ten_us--);
16 }
17
18 //矩阵按键扫描函数，采用行列式扫描法，监测按键是否按下，返回对应值
19 u8 key_matrix_ranks_scan(void)
20 {
21 u8 key_value=0; //存储按键值
22
23 //从第一列开始，监测第1、2、3、4行，是否有按键按下
24 KEY_MATRIX_PORT=0xf7; //0B1111_0111,给第一列赋值0，其余为1
25 if(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7) //判断第一列是否按键按下
26 {
27 delay_10us(1000); //延时10ms,滤除按下抖动区域
28 switch(KEY_MATRIX_PORT) //返回第一列按键按下后的键值
29 {
30 case 0x77: key_value=1;break; //0B0111_0111
31 case 0xb7: key_value=5;break; //0B1011_0111
32 case 0xd7: key_value=9;break; //0B1101_0111
33 case 0xe7: key_value=13;break; //0B1110_0111
34 }
35 }
36 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7); //等待按键松开
37
38
39 //从第二列开始，监测第1、2、3、4行，是否有按键按下
40 KEY_MATRIX_PORT=0xfb; //0B1111_1011,给第二列赋值0，其余为1
41 if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb) //判断第二列是否按键按下
42 {
43 delay_10us(1000); //延时10ms,滤除按下抖动区域
44 switch(KEY_MATRIX_PORT) //返回第二列按键按下后的键值
45 {
46 case 0x7b: key_value=2;break; //0B0111_1011
47 case 0xbb: key_value=6;break; //0B1011_1011
48 case 0xdb: key_value=10;break; //0B1101_1011
49 case 0xeb: key_value=14;break; //0B1110_1011
50 }
51 }
52 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb); //等待按键松开
53
54 //从第三列开始，监测第1、2、3、4行，是否有按键按下
55 KEY_MATRIX_PORT=0xfd; //0B1111_1101,给第三列赋值0，其余为1
56 if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd) //判断第三列是否按键按下
57 {
58 delay_10us(1000); //延时10ms,滤除按下抖动区域
59 switch(KEY_MATRIX_PORT) //返回第三列按键按下后的键值
60 {
61 case 0x7d: key_value=3;break; //0B0111_1101
62 case 0xbd: key_value=7;break; //0B1011_1101
63 case 0xdd: key_value=11;break; //0B1101_1101
64 case 0xed: key_value=15;break; //0B1110_1101
65 }
66 }
67 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd); //等待按键松开
68
69
70 //从第四列开始，监测第1、2、3、4行，是否有按键按下
71 KEY_MATRIX_PORT=0xfe; //0B1111_1110,给第一列赋值0，其余为1
72 if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe) //判断第四列是否按键按下
73 {
74 delay_10us(1000); //延时10ms,滤除按下抖动区域
75 switch(KEY_MATRIX_PORT) //返回第四列按键按下后的键值
76 {
77 case 0x7e: key_value=4;break; //0B0111_0111
78 case 0xbe: key_value=8;break; //0B1011_0111
79 case 0xde: key_value=12;break; //0B1101_0111
80 case 0xee: key_value=16;break; //0B1110_0111
81 }
82 }
83 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe); //等待按键松开
84
85 return key_value;
86 }
87
88 void main()
89 {
90 u8 key=0;
91 while(1)
92 {
93 key=key_matrix_ranks_scan();
94 if(key!=0)
95 SMG_SEG_PORT=gsmg_code[key-1];
96 }
97 }
key4x4.c
4.2 线翻转法
行列扫描：通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接受到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接受的数据值，判断是按一列按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是哪一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。
1 #include "reg52.h"
2
3 typedef unsigned int u16;
4 typedef unsigned char u8;
5
6 #define KEY_MATRIX_PORT P1 //矩阵按键控制端口
7 #define SMG_SEG_PORT P0 //数码管段选控制端口
8
9 u8 gsmg_code[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
10 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //0-F的字形码，共阴型数码管
11
12 //延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
13 void delay_10us(u16 ten_us)
14 {
15 while(ten_us--);
16 }
17
18 //矩阵按键扫描函数，采用线翻转扫描方法
19 u8 key_matrix_flip_scan(void)
20 {
21 static u8 key_value=0; //存储按键值
22 KEY_MATRIX_PORT=0x0f; //给所有行赋值0，列全为1，即0b0000_1111
23 if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f) //判断按键是否按下
24 {
25 delay_10us(1000); //消抖
26 if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)
27 {
28 //测试列
29 KEY_MATRIX_PORT=0x0f; //0b0000_1111
30 switch(KEY_MATRIX_PORT)
31 {
32 case 0x07: key_value=1;break; //监测到第1列有按键按下
33 case 0x0b: key_value=2;break; //监测到第2列有按键按下
34 case 0x0d: key_value=3;break; //监测到第3列有按键按下
35 case 0x0e: key_value=4;break; //监测到第4列有按键按下
36 }
37
38 //测试行
39 KEY_MATRIX_PORT=0xf0; //1111_0000
40 switch(KEY_MATRIX_PORT)
41 {
42 case 0x70: key_value=key_value;break; //监测到第1行有按键按下
43 case 0xb0: key_value=key_value+4;break; //监测到第2行有按键按下
44 case 0xd0: key_value=key_value+8;break; //监测到第3行有按键按下
45 case 0xe0: key_value=key_value+12;break; //监测到第4行有按键按下
46 }
47 while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf0);
48 }
49 }
50 else
51 key_value=0;
52 return key_value;
53 }
54
55 void main()
56 {
57 u8 key=0;
58 while(1)
59 {
60 key=key_matrix_flip_scan();
61 if(key!=0)
62 SMG_SEG_PORT=gsmg_code[key-1];
63 }
64 }
key4x4_flip.c
5 实验现象：当按下S1-S16键，数码管对应显示0-F。
参考资料
（1）(79条消息) 51单片机（V51）———独立按键、4x4矩阵按键_正弦定理的博客-CSDN博客；