实验二 矩阵按键

CM4实验报告

实验目的

• 熟悉和掌握矩阵式键盘的工作原理、电路设计和软件编程方法。
• 熟悉和掌握矩阵键盘的行列扫描法

实验原理

• 矩阵按键也是用的GPIO口，它有4行乘4列共16个按键，大概长这样：
  
• 如图所示，虽然有16个按键，但是控制它的GPIO口只有4行4列共计8个。实验中我们把列配置为输入，行配置为输出，某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，不停的轮循列，而当某一行有健按下时，该键所在的行变为低电平。当某行某列都为低电平时，该按键就会被判断是按下的。行和列的信号分配如下表：

• 软件消抖原理：检测到有键闭合后执行一个小延时，再检测一次还是按下，才是真的按下。当检测到按键释放后，也给一个小的延时，检测第二遍。这个延时时间要比抖动时间长，一般是5~20ms。
• 实验程序流程：

实现功能

• 按下不同的矩阵按键，控制LED不同的闪烁情况。

实验代码

矩阵按钮初始化

/*******************************************************************
  * 函数：  Toggle_Init()
  * 描述：  配置使能矩阵按钮gpio口
  * 输入值：无
  * 返回值：无
  *****************************************************************/
void Toggle_Init()
{
//使能引脚
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOP);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPION);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOH);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOM);
//输入配置
    GPIOPinTypeGPIOInput(GPIOP, GPIO_PIN_2);
    GPIOPinTypeGPIOInput(GPION, GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);
    GPIOPinTypeGPIOInput(GPIOD, GPIO_PIN_0);
//输出配置
    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIOD, GPIO_PIN_1);
    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIOH, GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);
    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIOM, GPIO_PIN_3);
//设置行都为高电平,列为低电平
    R1h();
    R2h();
    R3h();
    R4h();
    C1l();
    C2l();
    C3l();
    C4l();
}

按键扫描函数

/*******************************************************************
  * 函数：  Row_Scan()
  * 描述：  扫描行或列返回电平被拉低的行/列
  * 输入值：无
  * 返回值：uint8_t
  *****************************************************************/
uint8_t Row_Scan(){
    uint8_t r0,r1,r2,r3;
        r0 = GPIOPinRead(GPIOP, GPIO_PIN_2);
        r1 = GPIOPinRead(GPION, GPIO_PIN_2);
        r2 = GPIOPinRead(GPION, GPIO_PIN_3);
        r3 = GPIOPinRead(GPIOD, GPIO_PIN_0);
        if(r0==0x00){
            return 0;
        }
        else if(r1==0x00){
            return 1;
        }
        else if(r2==0x00){
            return 2;
        }
        else if(r3==0x00){
            return 3;
        }
        else return 4;
}

识别哪一行按键按下

/*******************************************************************
  * 函数：  Toggle_Loop()
  * 描述：  这里做的是检测被按下的行，本来是套了两个Row_Scan分别检测行列
  * 输入值：无
  * 返回值：无
  *****************************************************************/
void Toggle_Loop(){
    ledclose();
    while(true){
        switch(Row_Scan()){
        case 0:led0();          break;
        case 1:led2();          break;
        case 2:led4();          break;
        case 3:ledrun(1);           break;
        default:ledclose();break;
        }Delay(24);
    }
}

实验结论

• 这次实验最重点的部分就是按键的识别与检测，其他的和实验一里GPIO的原理并无区别。
• 但是不知道为什么用这种方式写起来没法读取4x4十六个按钮，怀疑是轮循列速度和扫描速度之间存在冲突。