关于stm32驱动矩阵键盘的一些问题，以及矩阵键盘的替代方法
关于矩阵键盘
对于一般的按键来说，我一般倾向于中断方式来触发。一是节省单片机的资源，不必让它来回扫描。二是中断非常高效，处理起来也很方便。但是对于矩阵键盘，我绞尽脑汁也没有想出来办法完全通过中断来实现。下面介绍一下我踩过的坑
中断+状态检测（坑）
先上图
上图是用立创eda画的，因为用的是微动开关，所以显得比较杂乱。看下图
这时我采用的方法是，P14,P15,P16,P17输入上拉，同时设为外部中断通道，下降沿触发。P10,P11,P12,P13输入下拉。这时设想的是，如果我按下按钮S1，电平被拉低，那么触发P14口中断，在中断内检测一下P10,P11,P12,P13哪个口的电平升高了，在此处是P10口，即可确定是S1按键被按下。但理想很丰满，显示很骨感。由于IO口设置的是输入上拉与输入下拉，在stm32内部上下拉电阻都为40K欧。这样按下按键后，连接按键的两个IO口的电平均为1.6V左右。在stm32内用的是TTL电平，高于2V算高电平，低于0.8V是低电平。那你说1.6V算什么嘛。
如果想要用这种方法，估计得设计电平转换电路了，但是一个矩阵键盘不值得，换个方法。
我于是想着换成外部上拉或下拉，IO口全部设成浮空输入。但是推理一下发现，这和上面哪个方法是差不多的，无非是外部上下拉。但是我可以改变外部上下拉电阻的大小，从而控制按下按钮后的状态电平，但这时问题又出现了，我只能满足一个方向，即如果我想满足在行的中断的条件，那么我将无法在列处检测到电平变化，我如果能在列处检测到电平变化，那么我的行将无法产生中断。
于是我想着将行设为推挽输出，不断的循环，但是只有一行输出为高电平，其它均为低电平。列设为下拉输入，上升沿触发中断。假如P15一行为高电平，其它均为低电平。按下S5则P10可以检测到上升沿。那么可以检测到是哪个按钮。但事实证明是不可以的，具体我也不知道为什么。总是有两行一直产生中断，导致我程序根本跑不下去。（😓）
但是在这里要注意，如果你误按下了两个开关，如S9和S13。那么相当于短路，瞬间产生大电流可能会烧掉板子，加个保护措施——在每个IO口前加个限流电阻（小一点，不要影响到下拉电阻的作用 1K左右即可）。
一个改进方法（真香）
想到之前的按键实验，一般只用到了两个按键，且加上适当延时后，按键精确性非常高。于是我想到了利用两个按键组成编码。如按键1按下为0，按键2按下为1。以不同的按键顺序组成不同的编码，既可以得到无数种状态。想法可行，试了一下还真可以（😊）
直接上程序吧。（我此次实验的编码长度为8位，可以表示256个按键（状态））
GPIO.c文件
#include <GPIO.h>
#include <delay.h>
u8 row = 0;
extern u8 push_time;
extern u8 code;
void GPIO_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //定义结构体
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //优先级分组
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //开时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG,ENABLE);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOG, GPIO_PinSource1); //映射外部中断通道
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOG, GPIO_PinSource2);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; //PG1,PG2 用来接按键的，产生中断
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //直接上拉，外部可以不用接上拉电阻
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStruct); //接一个更好
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //用来接灯
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStruct);
//************EXIT_Init***************//
EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line1|EXTI_Line2; //PG1 PG2 的中断通道
EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //中断
EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //本来上拉，输入的是高电平。然后按下按钮变为低电平
EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
//************NVIC_init***************//
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; //中断通道1 中断优先级配置完成
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 2;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn; //中断通道2
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}
void check_code()
{
if(push_time==8)
{
switch(code)
{
case 0xf0:
{
led_on();
break;
}
case 0x0f:
{
led_off();
break;
}
default:
break;
}
}
else if(push_time>8)
{
push_time=0;
led1_on(); // 按了超过8次 ，主要是防止程序出意外
}
}
void led_on()
{
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_3); //亮灯
push_time = 0;
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4); //用来看编码是否执行完成的信号
delay_ms(500);
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4);
}
void led_off()
{
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_3);
push_time = 0;
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4);
delay_ms(500);
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4);
}
void led1_on()
{
push_time = 0;
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4);
delay_ms(2000);
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_4);
}
// GPIO.h文件
#ifndef GPIO_H
#define GPIO_H
#include <stm32f10x.h>
void GPIO_init(void);
void check_code(void);
void led1_on(void);
void led_on(void);
void led_off(void);
#endif
// main.c 文件
#include <GPIO.h>
#include <delay.h>
u8 i=0;
u8 key_push;
u8 code = 0;
u8 push_time = 0;
int main()
{
GPIO_init();
delay_init();
while(1)
{
check_code();
}
}
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG,GPIO_Pin_1)==0) //输入是PG1
{
key_push = 0x00;
code = (code<<1)+key_push;
push_time++;
}
}
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG,GPIO_Pin_2)==0) //输入是PG2
{
key_push = 0x01;
code = (code<<1)+key_push;
push_time++;
}
}
// delay.h 文件
#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H
#include <stm32f10x.h>
void delay_init(void);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);
#endif
//delay.c文件
#include "delay.h"
static u8 fac_us=0; //us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数
//注意:使用时需要添加misc.c文件到项目中
//初始化延迟函数
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init()
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
fac_us=9;
fac_ms=9*1000;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名: delay_us
* 函数功能 : us延时，
* 输 入: nus：要延时的us数
注意:nus的值,不要大于798915us(最大值即2^24/fac_us@fac_us=21)
* 输 出: 无
*******************************************************************************/
void delay_us(u32 nus)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载
SysTick->VAL=0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //开始倒数
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名: delay_ms
* 函数功能 : ms延时，
* 输 入: nms：要延时的ms数
注意:nms的值,SysTick->LOAD为24位寄存器，不要大于0xffffff*8*1000/SYSCLK
对72M条件下,nms<=1864ms
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
SysTick->VAL =0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //开始倒数
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
完毕，以后不用再那么复杂的驱动矩阵键盘了。直接两个按键搞定