前言

  交互式一直是嵌入式中非常重要的一个部分，而按键又是最为常用的交互式器件，这里总结一下最为常用的矩阵键盘的使用方法。

认识矩阵键盘

  一般来说，常见的按键有两种，一种是独立按键，即一个单独的按键一边连接到单片机的管脚上，另一边连接一个上拉或下拉，其电路图如下图所示:

这样，在按键按下时才会产生上升沿和下降沿的信号。
  然而这样的电路意味着每一个开关都需要占有一个输入端口，那有没有用少一点的端口来控制多一点的按键呢？有，那就是矩阵键盘。
  所谓矩阵键盘，就是键盘组成n行m列的矩阵形式，每个按键占据行列的一个交点，需要连接的线数为n+m根，但却可以读取n*m个按键，因此是非常“经济”的，其一般的电路图如下图所示。

注意：矩阵键盘一般要求单片机引脚具有上拉电阻，如果没有需要额外接上。

矩阵键盘的控制方法

1. 扫描法

  扫描法很容易理解，就是逐行输出0，然后读入列值，并检查是否有为0的位，若有，则可以确定是某一行某一列的按键被按下。
  在实际应用中，往往会采用一些技巧来加快扫描速度：

• ① 识别有键按下否。行全部输出0，然后读入列的值，若读入的数据中有一位为0【整体按位检测】，则表明有某个按键被按下，转第②步，否则在本步骤中循环。
• ② 去抖动。延时20ms左右，然后再次检测读入的列值【理论上单片机输出带锁存，所以不需要再次输出行值】，若还有键闭合，则认为确实有一个按键被按下，否则返回第①步。
• ③ 查找被按下的键。从第0行开始，顺序逐行扫描，即逐行输出0。每扫描一行，读入列线数据，若数据中有一位为0，则表示该位对应的列与当前扫描行的交点处的按键被按下。

2. 反转法

  除扫描法之外，还有一种检测按键的思路，就是反转法。

• ① 将行引脚设定为输出，列引脚设定为输入。然后向行线输出全0，接着读入列线的值，若读入的值中有一位为0【整体按位检测】，则表明与该位对应的列线上有某个键被按下，存储此值为“列值”，转第②步，否则在本步中循环。
• ② 反转输入输出，即行引脚设定为输入，列引脚设定为输出。然后列引脚输出此前记录的“列值”，然后读取行值，其中必有一行为0，这样就可以得到“行值”和“列值”，其中都为0的行和列即为按下的按键对应的位置。

方法的选择？

  初看似乎会觉得反转法更加简单，我一开始也是这样以为的，但后来发现其实这两种方法的简易程度是和单片机类型有关的。有一些单片机的IO引脚可以一次性输出多位，比如51单片机的P1，P2等，还有一些单片机的IO引脚每次只能控制一位，比如Arduino。所以我觉得这两种方法关键是掌握里面的思想。
  以51单片机为例，它的IO引脚有一个很重要的特点，那就是IO引脚都是双向的，而且输入输出不需要提前配置，可以直接读取引脚的电平状态，这样的单片机就很适合使用矩阵键盘。下面看一个例程，严格来说，可能更偏向于反转法。

/*************************************************************************
* 函 数 名: Key_Scan
* 函数功能: 检测有按键按下并读取键值
* 输    入: 无
* 返 回 值: S1~S16分别返回1~16
* 线路连接: P1的高四位为行，P1的低四位为列，具体参考上图
*************************************************************************/
unsigned char Key_Scan()
{
	unsigned char KeyValue = 0;
	P1 = 0x0f;
	unsigned char a = 0;  //用于按键松手检测
	if(P1 != 0x0f)     //读取按键是否按下
	{
		delay(1000);    //延时10ms进行消抖
		if(P1 != 0x0f)  //再次检测键盘是否按下
		{
			P1 = 0X0F;     //行输入0，检测列值，先判断列
			switch(P1)
			{
				case(0X07):	KeyValue=1;break;
				case(0X0b):	KeyValue=2;break;
				case(0X0d): KeyValue=3;break;
				case(0X0e):	KeyValue=4;break;
			}
			
			P1 = 0XF0;    //列输入0，检测行值，判断行
			switch(P1)
			{
				case(0X70):	KeyValue=KeyValue;break;
				case(0Xb0):	KeyValue=KeyValue+4;break;
				case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;
				case(0Xe0):	KeyValue=KeyValue+12;break;
			}
			while((a<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0))	 //检测按键松手检测
			{
				delay(1000);
				a++;
			}
		}
	}
	return KeyValue;
}