51单片机---矩阵键盘（含源码、小白可入）
利用51单片机的矩阵按键模块以及LCD1602液晶屏幕显示模块，实现矩阵键盘的控制显示等；包括：电路分析、源码分享以及电子锁项目的讲解；通过此节学习熟悉51单片机的相关模块理解，加深对电路分析，扫描概念的理解，相关C语言程序的理解与学习；
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写在前面：
本节的主要内容是同矩阵键盘与LCD1602液晶屏联系，实现按键的数值显示，以及按键电子锁小项目。需要源码直接转至：三、代码分享；
目录
实验介绍：利用51单片机的矩阵按键模块以及LCD1602液晶屏幕显示模块，实现矩阵键盘的控制显示等；包括：电路分析、源码分享以及电子锁项目的讲解；通过此节学习熟悉51单片机的相关模块理解，加深对电路分析，扫描概念的理解，相关C语言程序的理解与学习；
实验设备：普中51-实验开发板
实验目录：
1、矩阵按键的数值显示；
2、矩阵按键实现电子锁项目；
一、硬件部分
1.1矩阵按键
矩阵按键是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。在前面我们讲解过普通的独立按键模块；矩阵键盘可以看作是独立按键的一种升级，因为独立按键中一个按键需要一个I/O进行输入输出，当按键的数量增多时，I/O的数量也随之需要增多；矩阵键盘通过将多数按键进行矩阵排列，从而实现利用较少的IO口控制较多的按键；
矩阵键盘的组成结构：为了减少I/O口的占用，通常将按键排成矩阵形式；在矩阵键盘中，每一条水平线与垂直线在交叉处通过一个按键进行连接，这样（4×4=16）的矩阵键盘只需要通过8个接口就可以实现控制；下图为矩阵键盘的实物图；
1.2LCD1602液晶显示屏幕
LCD1602液晶显示屏幕主要用于矩阵键盘的测试；矩阵键盘的输出显示将在LCD1602上面进行显示；对于LCD1602液晶显示模块感兴趣的朋友可参考我前面对1602的博客；
51单片机--LCD1602显示自定义字符、HD44780驱动（含源码、含驱动程序、含指令集讲解）！！！好文推荐！-CSDN博客
矩阵按键与LCD1602液晶显示屏幕在开发板上的位置如下图所示：
二、原理图
2.1矩阵按键模块
下图为普中51实验板的矩阵按键模块的电路图，图中共有16个（4行、4列）的按键；通过8个（P10-P17）端口进行控制；例如:当S1按键按下时；P17与P13端口处于短路状态；基于矩阵按键模块自身特有的特点，我们引入扫描的概念；
扫描：
1、数码管的显示：在数码管的动态显示部分，我们讲述同时显示两位以及以上的数码管时，采用的方式是：显示第一位--->显示第二位--->显示第三位.....然后快速进行循环；达到肉眼无法分辨的速度，即可实现同时显示；
2、矩阵按键模块：读取第一行（列）--->读取第二行（列）--->读取第三行（列）......然后快速进行循环；矩阵按键的扫描一共有两种扫描方式，分别是行扫描以及列扫描；
可能上述对于矩阵键盘的扫描还解释的不够清楚；下面我将通过举例进一步说明：
采用逐行扫描：先令P17、P16、P15、P14引脚为0111，进行第一行（S1、S2、S3、S4）的扫描，对P13、P12、P11、P10引脚进行检测；若其中有0或低电平，则说明对应的按键按下；（如：检测到P13为低电平，则说明S1按键被按下）；
再令P17、P16、P15、P14引脚为1011，进行第二行（S4、S5、S6、S7）的扫描，对P13、P12、P11、P10引脚进行检测；若其中有0或低电平，则说明对应的按键按下；
再令P17、P16、P15、P14引脚为1101，进行第三行扫描；
再令P17、P16、P15、P14引脚为1110，进行第四行扫描；
采用逐列扫描：先令P13、P12、P11、P10引脚为0111，进行第一列（S1、S5、S9、S13）的扫描，对P17、P16、P15、P14引脚进行检测；若其中有0或低电平，则说明对应的按键按下；（如：检测到P14为低电平，则说明S13按键被按下）；
先令P13、P12、P11、P10引脚为1011，进行第二列（S2、S6、S10、S14）的扫描，对P17、P16、P15、P14引脚进行检测；若其中有0或低电平，则说明对应的按键按下；
再令P13、P12、P11、P10引脚为1101，进行第三列扫描；
再令P13、P12、P11、P10引脚为1110，进行第四列扫描；
2.2单片机核心模块
下图为单片机的核心模块电路图，用到的引脚是红色框选的部分，与矩阵按键模块相连；
三、 代码分享
3.1矩阵按键的数值显示
项目说明：按下一个按键后，在LCD1602上显示按键的数字；
代码分享：
main.c文件
#include "LCD1602.h"//包含驱动程序头文件
unsigned keyword;//定义变量
void main()//定义主函数
{
LCD_Init();//LCD1602进行初始化
while(1)//程序循环
{
keyword=MatriKey();//调用判断按键是否按下的函数，返回值为按键数
if(keyword)//判断是否有按键按下
LCD_ShowNumber(1,1,keyword,2);//如果有按键按下，在屏幕上显示按下的按键
}
}LCD1602.h文件
#include "LCD1602.c"//包含驱动程序
void LCD_Init();//LCD1602初始化声明
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);//LCD1602显示字符串函数声明；
void unsigned char MatriKey();//LCD1602显示自定义字符函数声明；
void LCD_ShowNumber(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int number,unsigned char length);//LCD1602显示十进制数字函数声明LCD1602.c文件（驱动程序）
#include <REGX52.H>
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6; // RS引脚为数据/指令选择 1为数据，0为指令
sbit LCD_RW=P2^5; // RW引脚为读/写选择 1为读，0为写
sbit LCD_EN=P2^7; // EN引脚为使能 1为数据有效，下降沿执行命令
#define LCD_DataPort P0 //定义P0引脚为数据端口
//延迟函数的定义；LCD1602延时函数，12MHz调用可延时xms;
void LCD_Delay(unsigned int xms) //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
//写指令函数定义： LCD1602写指令函数
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;//选择为指令，1为数据，0为指令
LCD_RW=0;//选择为写， 1为读，0为写
LCD_DataPort=Command;//写入指令的内容
LCD_EN=1; //使能脚E先上升沿写入
LCD_Delay(1);
LCD_EN=0; //使能脚E后负跳变完成写入
LCD_Delay(1);
}
// 写数据函数定义： LCD1602写数据函数
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1; //选择为数据，1为数据，0为指令
LCD_RW=0; //选择为写， 1为读，0为写
LCD_DataPort=Data;//写入指数据的内容
LCD_EN=1; //使能脚E先上升沿写入
LCD_Delay(1);
LCD_EN=0; //使能脚E后负跳变完成写入
LCD_Delay(1);
}
//初始化函数定义： LCD1602屏幕初始化
void LCD_Init()
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}
//LCD1602 进行清屏
void LCD_clear()
{
LCD_WriteCommand(0x01);
}
//设置光标位置
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)//(行数1-2，列数1-16)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
}
else if(Line==2)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
}
}
// 字符串函数定义： LCD1602显示字符串
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!='\0';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
// 字符数字函数定义： LCD1602显示十进制数字
int Pow(int x,int y)
{
unsigned char i;
int result = 1;
for(i = 0; i < y; i++)
{
result *= x;
}
return result;
}
void LCD_ShowNumber(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int number,unsigned char length)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i =length ; i > 0 ; i--)
{
temp = number/Pow(10,i-1)%10 + '0'; //循环将每一位都提取出来并转换为字符
LCD_WriteData(temp);
}
}
//判断按键按下的键数
unsigned char MatriKey()
{
unsigned char KeyNumber=0;//定义变量，利用此变量存放按键按下的键数
//进行行扫描
P1=0XFF;
P1_7=0;//进行第一行判断
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=1;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=4;}
P1=0XFF;
P1_6=0;//进行第一行判断
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=5;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=6;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=7;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=8;}
P1=0XFF;
P1_5=0;//进行第二行判断
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=9;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=10;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=11;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=12;}
P1=0XFF;
P1_4=0;//进行第三行判断
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=13;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=14;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=15;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=16;}
return KeyNumber;//返回被按下的按键数，如没有被按下，则返回值为0；
}
实验现象：
按键显示数据
3.2矩阵按键实现电子锁项目；
项目说明：初设一个四位数字的密码，进行矩阵键盘按键输入，按键S1-S9分别表示数字（1-9），S10表示数字0，S11表示确认键，按下后进行与设定密码对比；S12表示清零，重新输入；S13表示，清除一位，重新输入；
代码分享：
main.c文件
#include "LCD1602.h"//包含驱动函数头文件
unsigned char keyword,count;定义变量，变量1：按键返回值，变量2：按键按下次数
unsigned int password;//定义变量，用于设定初始密码；
void main()//定义主函数
{
LCD_Init();//LCD1206屏幕初始化；
LCD_ShowString(1,1,"mima");//屏幕第一行显示字符串“mima”
LCD_ShowNumber(2,1,0,4);//屏幕第二行初始化，初始显示0000
while(1)程序循环
{
keyword=MatriKey();变量2进行复制，按下按键赋按键值，未按下按键赋0
if(keyword)//判断是否按下按键
{
if(keyword<=10)判断按键的数值是否在1-9
{
if(count<4)//判断按键次数，是否超过4位密码
{
//未超过4位数
password*=10。。//进行左移
password+= keyword%10;//取余后补充到最后一位
count++;//次数加1
}
}
LCD_ShowNumber(2,1,password,4);//更新后显示
if(keyword==11)//按下key11，进行判断，与初始密码做判断
{
if(password==1022)
{
//判断正确
LCD_ShowString(1,1,"Ture ");//显示字符“ture”
LCD_ShowNumber(2,1,password,4);//显示正确密码1022
}
else
//判断错误
{
LCD_ShowString(1,1,"Error");//显示字符“Error”
password=0;
count=0;
LCD_ShowNumber(2,1,password,4);
}
}
if(keyword==12)//按下按键12进行全部输入清零
{
password=0;
count=0;
LCD_ShowNumber(2,1,password,4);
}
if(keyword==13)//按下按键13进行清除1位（即右移一位）
{
if(count>0)
{
password/=10;
count--;
}
LCD_ShowNumber(2,1,password,4);
}
}
}
}
LCD1602.h文件（与3.1节相同）
#include "LCD1602.c"
void LCD_Init();
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void unsigned char MatriKey();
void LCD_ShowNumber(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int number,unsigned char length);LCD1602.c文件（与3.1节相同）
#include <REGX52.H>
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6; // RS引脚为数据/指令选择 1为数据，0为指令
sbit LCD_RW=P2^5; // RW引脚为读/写选择 1为读，0为写
sbit LCD_EN=P2^7; // EN引脚为使能 1为数据有效，下降沿执行命令
#define LCD_DataPort P0 //定义P0引脚为数据端口
//延迟函数的定义；LCD1602延时函数，12MHz调用可延时xms;
void LCD_Delay(unsigned int xms) //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
//写指令函数定义： LCD1602写指令函数
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;//选择为指令，1为数据，0为指令
LCD_RW=0;//选择为写， 1为读，0为写
LCD_DataPort=Command;//写入指令的内容
LCD_EN=1; //使能脚E先上升沿写入
LCD_Delay(1);
LCD_EN=0; //使能脚E后负跳变完成写入
LCD_Delay(1);
}
// 写数据函数定义： LCD1602写数据函数
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1; //选择为数据，1为数据，0为指令
LCD_RW=0; //选择为写， 1为读，0为写
LCD_DataPort=Data;//写入指数据的内容
LCD_EN=1; //使能脚E先上升沿写入
LCD_Delay(1);
LCD_EN=0; //使能脚E后负跳变完成写入
LCD_Delay(1);
}
//初始化函数定义： LCD1602屏幕初始化
void LCD_Init()
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}
//LCD1602 进行清屏
void LCD_clear()
{
LCD_WriteCommand(0x01);
}
//设置光标位置
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)//(行数1-2，列数1-16)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
}
else if(Line==2)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
}
}
// 字符串函数定义： LCD1602显示字符串
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!='\0';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
// 字符数字函数定义： LCD1602显示数字
int Pow(int x,int y)
{
unsigned char i;
int result = 1;
for(i = 0; i < y; i++)
{
result *= x;
}
return result;
}
void LCD_ShowNumber(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int number,unsigned char length)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i =length ; i > 0 ; i--)
{
temp = number/Pow(10,i-1)%10 + '0'; //循环将每一位都提取出来并转换为字符
LCD_WriteData(temp);
}
}
unsigned char MatriKey()
{
unsigned char KeyNumber=0;
P1=0XFF;
P1_7=0;
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=1;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=4;}
P1=0XFF;
P1_6=0;
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=5;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=6;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=7;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=8;}
P1=0XFF;
P1_5=0;
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=9;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=10;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=11;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=12;}
P1=0XFF;
P1_4=0;
if(P1_3==0) {LCD_Delay(20);while(P1_3==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=13;}
if(P1_2==0) {LCD_Delay(20);while(P1_2==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=14;}
if(P1_1==0) {LCD_Delay(20);while(P1_1==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=15;}
if(P1_0==0) {LCD_Delay(20);while(P1_0==0);LCD_Delay(20);KeyNumber=16;}
return KeyNumber;
}
实验现象：
矩阵键盘密码锁
四、总结：
本节的内容主要是学习的是51单片机开发板的矩阵键盘的内容，主要的难点在于同LCD1602屏幕相结合，进行串联。大家在看完博客后，一定要动手自己进行联系！！！
创作不易，还请大家多多点赞，收藏支持~！！！
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