前面我们学习了《8051单片机实战分析（以STC89C52RC为例） | 07 - 独立按键驱动》，但是在单片机系统中，若使用按键较多时如电子密码锁、电话机键盘等一般都至少有12到16个按键，通常采用矩阵式按键，即矩阵键盘。
1 矩阵键盘
矩阵键盘又称行列键盘，它是用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4*4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
最常见的键盘布局如图所示。一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个P1实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式。
4*4矩阵键盘的电路如图所示：
工作原理：
当无按键闭合时，P10~P13与P14~P17之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O口线之间短路。
判断有无按键按下的方法是：
① 设置列线P10~P13为输入状态，从行线P14~P17输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。
② 行线轮流输出低电平，从列线P10~P13读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。
③ 综合 ① 与 ② 的结果，就可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。
接下来我们实现一个通过按下矩阵键盘上的按键，然后在数码管上显示对应的数字！
按键对应的数码管显示数字定义如下：
S1-S4：0-3
S5-S8：4-7
S9-S12：8-B
S13-S16：C-F
2 原理图
① 矩阵键盘：
② 上拉电阻：
③ MCU原理图：
3 程序
#include "reg52.h" //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
typedef unsigned int u16; //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;
#define GPIO_DIG P0
#define GPIO_KEY P1
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
u8 KeyValue; //用来存放读取到的键值
u8 code LedChar[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0xff, //全亮
0x00 //熄灭
};
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : delay
* 函数功能 : 延时函数，i=1时，大约延时10us
*******************************************************************************/
void delay(u16 i)
{
while(i--);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : KeyDown
* 函数功能 : 检测有按键按下并读取键值
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void KeyDown(void)
{
char timeout=0;
GPIO_KEY=0x0f;
//0x0f转化为为二进制为0000 1111，即矩阵按键的八个管脚，高位为低电平（0），低位为高电平（1）
if(GPIO_KEY!=0x0f)//读取按键是否按下
{
delay(1000);//延时10ms进行消抖
if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次检测键盘是否按下
{
/*对列进行测试（高位低电平，低位高电平）*/
GPIO_KEY=0x0f;
switch(GPIO_KEY)
{
case(0x07): KeyValue=0;break; //对应管脚高低电平0000 0111，第0列
case(0x0b): KeyValue=1;break; //对应管脚高低电平0000 1011，第1列
case(0x0d): KeyValue=2;break; //对应管脚高低电平0000 1101，第2列
case(0x0e): KeyValue=3;break; //对应管脚高低电平0000 1110，第3列
}
/*对行进行测试（低位高电平，高位低电平）*/
GPIO_KEY=0xf0;
switch(GPIO_KEY)
{
/*上一行对应的列号加上相应有规律的字号就等于按键号，可由原理图查看*/
case(0x70): KeyValue=KeyValue;break; //对应管脚高低电平0111 0000，第0行
case(0xb0): KeyValue=KeyValue+4;break; //对应管脚高低电平1011 0000，第1行
case(0xd0): KeyValue=KeyValue+8;break; //对应管脚高低电平1101 0000，第2行
case(0xe0): KeyValue=KeyValue+12;break; //对应管脚高低电平1110 0000，第0行
}
}
}
while((timeout<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0)) //当按键按下的时间超过了50ms或者按键松开了就退出while循环
{
delay(100);
timeout++;
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
LSA=0; //给一个数码管提供位选
LSB=0;
LSC=0;
while(1)
{
KeyDown(); //按键判断函数
GPIO_DIG=LedChar[KeyValue]; //显示键值
}
}
简要分析：
① 程序定义一个全局变量KeyValue，用于存放存放读取到的键值。使用宏定义用GPIO_DIG表示P0端口，用GPIO_KEY表示P1端口。
②main函数中首先初始化数码管的位选，关于数码管部分，在《8051单片机实战分析（以STC89C52RC为例） | 05 - 静态数码管驱动》这篇博文中已有介绍，这里不再赘述。然后进入while(1)大循环，执行按键判断函数KeyDown()与显示键值GPIO_DIG=LedChar[KeyValue];。
③ 在按键判断函数KeyDown()中，首先对矩阵键盘的列进行测试，再按键消抖后判断那一列被按下，接着切换高四位与低四位的电平状态，进一步判断哪一行被按下，之后刷新键值。最后是通过while((timeout<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0))进行松手检测，变量timeout的作用是给个50ms的倒计时，不然如果按键一直不松开会一直处于死循环了，这会导致单片机就无法执行其他任务。
转载：https://blog.csdn.net/Neutionwei/article/details/117455613