正点原子STM32F103精英版+HAL库实现4×4矩阵按键检测

首先声明，本人小白一枚，所做的工作都是借鉴网上的大佬 自己摸索，但是都是亲测实际有效的。

因为所需要的功能开发板自带按键不够用，所以购买了4×4矩阵按键，当时购买的时候以为一个按键对应一个IO口，后来发现不是这样的，会浪费太多的IO口，4×4矩阵键盘用8个IO口控制16个按键。为了能够用起这块按键，自己到网上学习了很多教程，有很多大佬提供了自己的程序，我自己看着比较简便舒服易懂的是神仙边边发布的按键程序，学习了很多。

 为了帮更多的小白朋友，把做的流程详细说一说。

首先说一下原理，一般情况下是用逐行逐列扫描法（反线法我没看不会）。

逐行逐列扫描法原理

 如图所示，F3.0~F3.3连接4行，F3.4~F3.7连接四列，每行每列都有一个按键连接，当某个按键被按下，它所对应的行和列就会被接通。比如说，我们将四行设置成上拉输入状态，四列设置成推挽输出，这个时候读F3.0~F3.3的引脚状态应该全是高电平，然后我们按下了F按键，此时我们把每一列对应的引脚挨个输出低电平，再读F3.0~F3.3的引脚状态，就会发现F3.0的引脚变为低电平了（因为F按键是连接F3.0引脚），就可以定位到是哪一行的按键被按下。之后再根据是在哪一列扫描时发生变化的，就可以定位出按键所在列。

端口的选择和配置

了解原理之后，我们要开始做了。需要选择8个IO口，如果用的是现成的开发板，比如原子或者野火，一定要记住，IO口的选择非常重要！一定尽量选择没有链接外设的空闲端口！我一开始就掉坑里去了，根据别人的代码选择了端口，结果这个端口有外部下拉，我设置成上拉输入，怎么都不对，也请教了很多同学，其实他们也不会。后来我自己写了个判断程序，发现这个引脚的状态位一直是低电平，因此在选择的时候需要参考原理图和引脚分配。填上这个坑之后，我选择了空闲引脚PF0~PF7。对了，还要看看自己的键盘行和列是怎么焊接的。在CubeMX里面是这样配置的：

 PF0~PF3是4列，推挽输出，PF4~PF7是四行，上拉输入。CubeMX会自动进行配置。

在CubeMX里面还需要做其他配置，比如SYS配置，如果是小白，刚好用的原子32精英板，就可以按照我的做：

 RCC配置：

 时钟树：

 Progject Manager：

完成之后，点右上角的

配置完之后，在生成的程序里我们可以预定义列的操作，方便编写程序，更加直观。

1.  
   #define KEY_CLO0_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET)
2.  
   #define KEY_CLO1_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET)
3.  
   #define KEY_CLO2_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
4.  
   #define KEY_CLO3_OUT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET)
5.  
    
6.  
   #define KEY_CLO0_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET)
7.  
   #define KEY_CLO1_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET)
8.  
   #define KEY_CLO2_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
9.  
   #define KEY_CLO3_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET)

这块内容或者其他自己需要的定义，我们可以放在“gpio.h”里面的/* USER CODE BEGIN Private defines */和/* USER CODE END Private defines */之间，其他程序也可以放在类似的地方，这样重新配置端口之后不会删除你编写的程序（即使它是依托答辩）。

函数的编写

1、行扫描函数

1.  
   /***
2.  
   *函数名：KEY_ROW_SCAN
3.  
   *功 能：按键行扫描
4.  
   *返回值：1~4，对应1~4行按键位置
5.  
   */
6.  
   //如果为1，代表没有按键被按下，如果为0，代表有按键被按下
7.  
   char KEY_ROW_SCAN(void)
8.  
   {
9.  
   //读出行扫描状态
10.  
    Key_row[0] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_4)<<3;
11.  
    Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_5)<<2);
12.  
    Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_6)<<1);
13.  
    Key_row[0] = Key_row[0] | (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_7));
14.  
     
15.  
    if(Key_row[0] != 0x0f) //不是1111，代表肯定有一个0行
16.  
    {
17.  
    HAL_Delay(10); //消抖
18.  
    if(Key_row[0] != 0x0f)
19.  
    //0111 1011 1101 1110
20.  
    {
21.  
    //printf("Key_Row_DATA = 0x%x\r\n",Key_row[0]);
22.  
    switch(Key_row[0])
23.  
    {
24.  
    case 0x07: //0111 判断为该列第1行的按键按下
25.  
    return 1;
26.  
    case 0x0b: //1011 判断为该列第2行的按键按下
27.  
    return 2;
28.  
    case 0x0d: //1101 判断为该列第3行的按键按下
29.  
    return 3;
30.  
    case 0x0e: //1110 判断为该列第4行的按键按下
31.  
    return 4;
32.  
    default :
33.  
    return 0;
34.  
    }
35.  
    }
36.  
    else return 0;
37.  
    }
38.  
    else return 0;
39.  
    }

这个函数是copy的别人的代码，把几个函数换成了HAL库的，直接复制就能用。我把它放在了“gpio.c”的用户自定义区间。

2、扫描函数

1.  
   /***
2.  
   *函数名：KEY_SCAN
3.  
   *功 能：4*4按键扫描
4.  
   *返回值：0~16，对应16个按键
5.  
   */
6.  
   char KEY_SCAN(void)
7.  
   {
8.  
   char Key_Num=0; //1-16对应的按键数
9.  
   char key_row_num=0; //行扫描结果记录
10.  
     
11.  
    KEY_CLO0_OUT_LOW;
12.  
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
13.  
    {
14.  
    while(KEY_ROW_SCAN() != 0); //消抖
15.  
    Key_Num = 0 key_row_num;
16.  
    }
17.  
    KEY_CLO0_OUT_HIGH;
18.  
     
19.  
    KEY_CLO1_OUT_LOW;
20.  
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
21.  
    {
22.  
    while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
23.  
    Key_Num = 4 key_row_num;
24.  
    //printf("Key_Clo_2\r\n");
25.  
    }
26.  
    KEY_CLO1_OUT_HIGH;
27.  
     
28.  
    KEY_CLO2_OUT_LOW;
29.  
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
30.  
    {
31.  
    while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
32.  
    Key_Num = 8 key_row_num;
33.  
    //printf("Key_Clo_3\r\n");
34.  
    }
35.  
    KEY_CLO2_OUT_HIGH;
36.  
     
37.  
    KEY_CLO3_OUT_LOW;
38.  
    if( (key_row_num=KEY_ROW_SCAN()) != 0 )
39.  
    {
40.  
    while(KEY_ROW_SCAN() != 0);
41.  
    Key_Num = 12 key_row_num;
42.  
    }
43.  
    KEY_CLO3_OUT_HIGH;
44.  
     
45.  
    return Key_Num;
46.  
    }

这个直接copy的，改都没改嘿嘿。也是放在了同样的地方。

还要在“gpio.c”的用户代码区间定义一个数组，别忘了。

uint8_t Key_row[1]={0xff};   //定义一个数组，存放行扫描状态

这两个扫描函数还要在“gpio.h”用户代码区间做一个声明，这样子：

1.  
   char KEY_SCAN(void);
2.  
   char KEY_ROW_SCAN(void);

这样按键函数就完事了，我们可以放在主程序里用。

1.  
   int main(void)
2.  
   {
3.  
   char key_confirm;
4.  
    
5.  
   while(1)
6.  
   {
7.  
   key_confirm = KEY_SCAN();
8.  
   if(key_confirm>0&&key_confirm<17){
9.  
   printf("Key_NUM = %d \r\n",key_confirm); //按下1-16个按键的操作
10.  
    }
11.  
    }

当然了，这也是copy的。你可以用它做你想执行的指令了，我是用来控制电机和电磁阀的，连串口都没整，但是亲测还行。

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