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標題: 行列掃描法,反轉法,狀態機法三種矩陣鍵盤掃描方法詳解 帶程序 [打印本頁]
作者: 51hei學習技術中    時間: 2017-3-13 01:50
標題: 行列掃描法,反轉法,狀態機法三種矩陣鍵盤掃描方法詳解 帶程序
實現矩陣鍵盤掃描的三種方法（代碼見附件）：
1.行列掃描法
2.反轉法
3.狀態機法（結合定時器中斷）
第一種和第二種方法的本質都是進行循環查詢，大量占用MCU的時間，效率比較低。初學者一般會學這兩種
第三種方法屬于狀態機方法，它是結合定時器中斷的，相比于前兩種采用延時函數的方法，大大提高了MCU的效率。
我們設計矩陣鍵盤的掃描函數時，要保證：既要及時的判斷按鍵是否被按下，又要讓MCU有時間去做其他的事。
代碼所對應的硬件電路：


完整的原理圖：
51start單片機開發板V3.0原理圖.pdf (805.5 KB, 下載次數: 88)


全部源碼下載：
矩陣鍵盤 反轉法.zip (55.58 KB, 下載次數: 220)

矩陣鍵盤 狀態機法.zip (40.12 KB, 下載次數: 243)

矩陣鍵盤（行列掃描法）.zip (33.98 KB, 下載次數: 182)


意見整理：
這幾個方法其中包含的一些問題。（先說明一點，我只看了 “反轉法” 和 “狀態機” 法。）

“反轉法” 里面的松手檢測使用了 " while(...) " 這種方式（本人從前也是運用這種方式，所以現在就遇到問題了。所以在此建議大家在了解了基本的按鍵檢測方法后，要及時的學習更加高級和完善的方法，不要滿足現狀。）， 這種松手檢測只能運用在極少數情況下才能使用，因為等待釋放的過程中 “CPU” 一直在 “等待”釋放，導致其余的任務都不被執行。假設一個系統中有動態數碼管顯示（不考慮定時中斷。這里說一點題外話，其實我們應該盡可能減少對外設的依賴。這樣做，一來能夠提高自己的編程能力；二來能提高系統穩定性，特別是中斷，開多了是件很  “危險” 的事情。），則數碼管會熄滅，又或者其他實時性較高任務無法被執行。所以這里提供的 “反轉法” 我認為只能提供一種思路，不大可能應用到實際中。

接著說一下 “狀態機法”（與其說是 “狀態機法” 倒不如說是“ 狀態機 + 線反轉 法” ） 。第一個問題我認為倒不是樓主所說的 “上電數碼管就亮” ，而是 “松手檢測” 沒有起作用。其實也只差一步，那就是判斷。源碼中不論經過任何 “狀態” 都會 “return” 最新的值，那么按下了就會被立即 “return” 。所以在 “return” 前加一個 “釋放” 判斷： “ if(key_state==key_state0) ” 便可。問題解決了么？ 還真沒有，我們會在編譯時（在 keil 環境下） 獲得一條警告 “warning C291: not every exit path returns a value（大意是：某些情況下沒有返回值）” ，選擇 “無視” ， 然后燒寫，運行（我開始也是這么做的）。好了，的確有了松手檢測，但是又出現 “反轉法” 中出現的情況——數碼管全滅。雖然無法判斷是 “卡死” ，還是 “return” 了個未知數，但可以確定的是，這顯然也是不符合我們的需要的。我們再回到當初的判斷那里，總結前面的問題，任何情況下我們都要 “return” 。靜下心來分析發現，只有兩種情況：一是沒有釋放， 那么就要“return” 上一次按鍵的值；二是已經釋放，則“return”這一次的值。于是我們就再引入一個變量  “last_key_value” ，用來存放 “上一次” 的按鍵值（這里我們要清楚，“上一次” 是一個相對的情況，因為 “這一次” 的按鍵值立刻就會變成 “上一次”）。 添加的代碼如下:
/***************CHANGE--START******************************/
if(key_state==key_state0) {
    last_key_value=key_value;
     return key_value;  
}
else    return last_key_value;
/***************CHANGE--END******************************/

說了一堆 “廢話” 終于把第一個問題解決了，接下來解決樓主所說的那個問題。其實這是一個識別的問題，也就是說要 “ 如何識別是首次上電呢？ ”。
這里我們在 “ main.c ” 文件中引入一個標志位“  bit power_on=1；                                          /* 標志位為 1 表示上電后未按下任何按鍵的狀態 */    ”  
并在 “main” 函數中加入                                    
“  if (power_on==0)    Display(readkey);            /* 上電后有按鍵被按下，才顯示對應數據*/                ”
到這里，我們又引入了另一個問題， “ power_on ” 需要在哪里被 “清零” ，你也許會說，很簡單啊，在 “ if(key_state==key_state0) {...} ” 清零啊。我們把  “ power_on = 0 ； /*  注意要聲明  extern bit power_on;   */  ”  直接加入其中，然后編譯、燒寫、運行。接著發現，咦！怎么還亮。然后，憑借我的直覺又把它放到了 “ else ” ，再來一遍，然后你發現直覺真管用，不亮了。 趕緊按一個鍵試試，顯示沒錯，不過你會突然發現好像下去的時候顯示的是 “ 0 ”  松手以后，才顯示對應的數字。復位再來一遍，真的是這樣，怎么辦？認真分析代碼發現（這里就不廢話了，留給各位“ 廢 ”好了），你會發現，的確應該在 “ if(key_state==key_state0) {...} ” 中清零（第一感覺真的很準）。不過還要添加一個 “標志位” 可以是 “釋放標志位” 也可以是 “按下標志位”，為什么？就留給各位來想了。這里選擇 “釋放標志位”。修改的代碼如下：
/***************CHANGE--START******************************/
case key_state2:{                                                        //狀態2，判斷是否被釋放
    if(key_temp==no_key){                                        //釋放，轉回到狀態0
        key_state=key_state0;
        shifang=1;
    }
}break;

......
if(key_state==key_state0)   {
    last_key_value=key_value;
    if(bit_release)    power_on=0;     /* bit_release 也就是釋放標志位 */
    return key_value;
}
/***************CHANGE--END******************************/
完成以后，編譯、燒寫、運行，OK！

矩陣鍵盤 狀態機法主程序：
  1. /*==========================================================
  2. * 開發人員：laowang
  3. * 當前版本：V1.0
  4. * 創建時間：11/26
  5. * 修改時間：
  6. * 功能說明：對4*4矩陣鍵盤掃描，用8位數碼管進行顯示，剛開始時不亮，依次按下按鍵時
  7.                           數碼管依次顯示0-F，掃描方法為狀態機方法+定時器中斷
  8. *==========================================================*/
  9. #include<reg52.h>
  10. #include"Define.h"
  11. #include"display.h"
  12. #include"matrixkeyscan.h"

  14. void Timer0_init();                        //定時器初始化函數
  15. uint flag=0;                                  //按鍵掃描標志，每中斷一次，掃描一次

  17. //主函數
  18. void main()
  19. {
  20.         uchar key_state=0;        
  21.         uchar readkey;
  22.         readkey=0xff;

  24.         Timer0_init();
  25.         Display_init();                        //使之不亮
  26.         while(1)
  27.          {
  28.                   if(flag)
  29.                   {
  30.                            flag=0;
  31.                            readkey=Keyscan();
  32.                            Display(readkey);
  33.                   }
  34.          }
  35. }

  37. void Timer0() interrupt 1                     
  38. {
  39.         TH0=0xd8;          //10Ms產生一次中斷
  40.          TL0=0xf0;
  41.          flag=1;
  42. }

  44. void Timer0_init()
  45. {
  46.         TMOD=0x01;
  47.          TH0=0xd8;                          //12MHz  10Ms
  48.          TL0=0xf0;
  49.         EA=1;
  50.         ET0=1;
  51.          TR0=1;        
  52. }
復制代碼

行列掃描法的主程序：
  1. /*==========================================================
  2. * 開發人員：laowang
  3. * 當前版本：V1.0
  4. * 創建時間：11/19
  5. * 修改時間：
  6. * 功能說明：讓數碼管的前兩位顯示顯示一個二位數（0-59），
  7.              通過三個按鍵控制，按下key1num加1，按下key2num減1，按下key3num清零
  8. *==========================================================*/
  9. /*==================硬件電路=============================================
  10. *
  11. *                                                     
  12. *                  MCU=89x51/52                         8位數碼管（共陰）
  13. *              +---------------+     +------+      +------------+------------+     
  14. *              |           p1.0|-----|      |---->a|                |                  |  
  15. *              |             . |     | 573  |  .   |8. 8. 8. 8. |8. 8. 8. 8. |
  16. *              |             . |     |      |  .   |                 |                  |
  17. *              |           p1.7|-----|      |--->dp|                |                   |        
  18. *     +--key1--|P2.0       p3.4|-----| 段選 |      +------------+------------+  
  19. *     |        |               |     +------+           |                  |
  20. *     |--key2--|P2.1           |                                      | . . . . .  .        |
  21. *     |        |               |     +------+           |              |                                 
  22. *     |--key3--|P2.2       p3.5|-----|      |           |                       |
  23. *     |        |           p1.0|-----|        573  |-----------|                        |
  24. *    GND       |            .  |     |      |                                            |
  25. *              |                  .  |     |      |                                        |
  26. *                         |                p1.7|-----| 位選 |--------------------------|                                       
  27. *                    |                         |     +------+
  28. *                        |                     |
  29. *              |               |
  30. *              +---------------+                  
  31. *                                       
  32. * 說明：此例程中只用到了數碼管的前兩位
  33. *=================================================================================*/
  34. #include<reg52.h>
  35. #include"display.h"
  36. #include"matrixkey.h"

  38. void main()
  39. {
  40.         while(1)
  41.         {
  42.                 Matrixkeyscan();
  43.                 Display(key);        
  44.         }

  46. }
復制代碼

完整的源碼請到本帖頂部下載附件.




作者: uaeng    時間: 2017-3-13 16:45
在劉平老師的《深入淺出玩轉51單片機》里學習過狀態機法，看得不是太懂。謝樓主分享了。
作者: 2721412lcy    時間: 2017-4-15 17:14
就是沒有金幣了
作者: 2721412lcy    時間: 2017-4-19 08:30
下載看了，覺得上電數碼管亮，好像是初始化顯示函數Display_init();那里一開始就把位選全打開了，而每10Ms產生一次中斷，主函數中一開始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開始10ms就顯示0XFF，覺得這個位選應該在按鍵松手才打開，修改如下
void Display_init()
{
        P1=0xFF;                 //將所有的位選關閉，所有數碼管不亮，
        wela=1;
        wela=0;
        P1=0x00;           //將段選關閉，也就是剛開始的時候數碼管都不亮
        dula=1;
        dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
        wela=1;
        P1=0x00;                 //將所有的位選打開，所有數碼管同時亮，
        wela=0;
        dula=1;
        P1=smg_duan[num1];
        dula=0;       
}
作者: 2721412lcy    時間: 2017-4-19 08:31
哦，我看的是狀態機那個。
下載看了，覺得上電數碼管亮，好像是初始化顯示函數Display_init();那里一開始就把位選全打開了，而每10Ms產生一次中斷，主函數中一開始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開始10ms就顯示0XFF，覺得這個位選應該在按鍵松手才打開，修改如下
void Display_init()
{
        P1=0xFF;                 //將所有的位選關閉，所有數碼管不亮，
        wela=1;
        wela=0;
        P1=0x00;           //將段選關閉，也就是剛開始的時候數碼管都不亮
        dula=1;
        dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
        wela=1;
        P1=0x00;                 //將所有的位選打開，所有數碼管同時亮，
        wela=0;
        dula=1;
        P1=smg_duan[num1];
        dula=0;       
}
作者: 2721412lcy    時間: 2017-4-19 09:11
下載看了狀態機，覺得上電數碼管亮，好像是初始化顯示函數Display_init();那里一開始就把位選全打開了，而每10Ms產生一次中斷，主函數中一開始readkey=0xff;然后if(flag){flag=0;readkey=Keyscan();Display(readkey);一開始10ms就顯示0XFF，覺得這個位選應該在按鍵松手才打開，修改如下
void Display_init()
{
        P1=0xFF;                 //將所有的位選關閉，所有數碼管不亮，
        wela=1;
        wela=0;
        P1=0x00;           //將段選關閉，也就是剛開始的時候數碼管都不亮
        dula=1;
        dula=0;
}
void Display(uchar num1)
{
        wela=1;
        P1=0x00;                 //將所有的位選打開，所有數碼管同時亮，
        wela=0;
        dula=1;
        P1=smg_duan[num1];
        dula=0;       
}
作者: 小~灰~灰    時間: 2017-7-24 14:24
目前用的反轉，出了些問題，剛好學習學習
多謝樓主了
作者: GaryHobson    時間: 2018-3-7 13:33
之前都是用反轉法，現在試試狀態機
作者: wandiyh    時間: 2018-5-24 10:46
感謝樓主分享，學習一下
作者: aw3aw3    時間: 2018-5-26 15:32
很有用。非常感謝分享
作者: yuhang98    時間: 2018-11-20 20:07
學習一下
作者: 黑米粥粥    時間: 2018-12-2 14:45
感謝樓主分享，學習一下
作者: hulilanyua    時間: 2019-6-10 00:03
多謝樓主了
作者: L1BB    時間: 2019-7-13 22:00
感謝樓主
作者: 2448289424    時間: 2019-7-14 17:20
寫得挺好的，點贊，，我下載了你的狀態機程序，，為了省點黑幣，其他兩個我就沒下載了，，我看了后自己有些看法，，如果我同一行一個按鍵壓死，，然后我在同一行按下另一個按鍵呢？？？？還有主函數10Ms檢測一次，，為什么數碼管顯示也放在這個里面？？？上電數碼管亮我覺得不是上面6#說的，                           readkey=Keyscan();
Display(readkey);
上電按鍵沒按的換Keyscan()返回的應該是0吧，，display(0)對應你的數組不就是全亮？？？，我覺得應該是這樣，試試把數組的全滅數據也就是0x00,放在第一個，，剩下的就按你的按鍵去排顯示的數據就好了
作者: ZzzZM    時間: 2019-11-18 21:52
哇，感謝樓主的分享，給我們這些小白提供了學習的資料
作者: Why丶    時間: 2019-12-8 15:50
感謝分享



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