单片机汇编矩阵键盘实验(扫描法)

关于扫描按键的原理，可以看下面这篇文章。

本文以循序渐进的思路，引导大家思考如何用最少的IO驱动更多的按键，并依次给出5种方案原理图提供参考。在实际项目中我们经常会遇到有按键输入的需求，但有的时候为了节省资源成本，我们都会选择在不增加硬件的情况下使用最少的控制器IO驱动更多的按键，那么具体是怎么做的呢，下面我们就以用5个IO引脚为例，讲下怎么设计可以实现更多的按键？共有5种设计思路，下面依次介绍。

思路一

首先通常想到的可能是下面这样的设计：

上图形式的按键就是我们通常说的行列式按键，它的驱动思路是这样的：

1. 对IO1、2、3配置为推挽输出，依次只让其中一个输出为0其他输出为1。

2. 对IO4、5进行读操作，根据读出的结果判断哪个按键按下。

例如：配置IO1、2、3为011，读IO4、5，若IO4为0则SW14按下，若IO5为0则SW15按下；

依次的配置IO1、2、3为101，读IO4、5，若IO4为0则SW24按下，若IO5为0则SW25按下；

依次的配置IO1、2、3为110，读IO4、5，若IO4为0则SW34按下，若IO5为0则SW35按下；

思路二

但是我们在不知道行列式按键之前我们肯定是依次将IO口接一个按键到GND或者到VCC，然后去读IO口去判断哪个按键按下，这也是最简单的方法，但是很浪费IO口，下面这种就结合了这种简单方法和行列式的思路，实现了又多增加3个按键，如下图：

这里我们的思路是先依次读IO1、2、3的电平来识别S1、2、3，哪个按键按下，其后的流程和思路一是一样的，这样就可以识别11个按键了。

思路三

按照扫描的思想，某一时刻设置一个IO口为0，其他IO口读，如果有IO口读到0，则有对应按键按下。比如IO1为0，然后读到IO5也为0，那么K15就是按下的。对照这样的思路，我们可以有下面的设计：

这个电路按键识别思路是这样的：

1. 只配置IO1为0，其他IO读，若IO5读到0，则K15按下，若IO4读到0，则K14按下，依次识别K13，K12；

2. 只配置IO2为0，其他IO读，若IO5读到0，则K25按下，若IO4读到0，则K24按下，依次识别K23；

3. 只配置IO3为0，其他IO读，若IO5读到0，则K35按下，若IO4读到0，则K34按下；

4. 只配置IO4为0，其他IO读，若IO5读到0，则K45按下；

思路四

对于思路3我们发现，如果只配置IO5为0，其他IO读，若IO1读到0，则K15按下，若IO2读到0，则K25按下，依次可识别K35和K45。这样就存在重复，那么有么有好的方法，解决这样的重复呢？我们发现，若配置IO1为0，K15按下，电流流向IO1的，若配置IO5为0，同样K15按下，电流是流向IO5的。这样我们就可以通过区分电流的流向来避免重复。于是就有了下图的设计：

这样就可以避免重复，IO5为0时，按K15，IO1是读不到0的。那么怎样设计，IO5为0时对应一个按键按下IO1为0呢？如是就有人想到下面的设计：

这个电路按键识别思路是这样的：

1. 只配置IO1为0，其他IO读，若IO5读到0，则K51按下，若IO4读到0，则K41按下，依次识别K31，K21；

2. 只配置IO2为0，其他IO读，若IO5读到0，则K52按下，若IO4读到0，则K42按下，依次识别K32，K21'；

3. 只配置IO3为0，其他IO读，若IO5读到0，则K53按下，若IO4读到0，则K43按下，依次识别K32’，K31'；

4. 只配置IO4为0，其他IO读，若IO5读到0，则K54按下，若IO4读到0，则K43’按下，依次识别K42’，K41'；

5. 只配置IO5为0，其他IO读，若IO4读到0，则K54’按下，若IO3读到0，则K53’按下，依次识别K52’，K51'。

思路五

很多人可能认为思路四已经识别20个按键了，但是真的就没有其他方法了吗？不要忘了，我们还没有将思路二你介绍的那种最简单的方法结合进去，于是又可以多5个按键，如下图：

这样我们可以先识别K01、K02、K03、K04、K05，若没有按键按下然后再和思路四的设计一样去识别其他按键。但这样存在一个问题，如果IO1配置为0，IO5读到0，那么怎么知道是K51按下还是K05按下呢，这里只需要在程序里做下判断，先判断下是不是K05按下，若不是就是K51，因为按键K01、K02、K03、K04、K05在5个IO口都为读取的情况下，就可以识别，不需要扫描识别处理，相当于这5个按键优先级高与其他按键。

总结

综合上述，5个IO口最多可以识别25个按键，思路五程序上处理比较麻烦，若实际中只按思路四设计，也可识别20个按键，那么如果有N个IO口可识别多少按键呢？这里给出如下公式：

假设有N个IO口按照思路三可以识别N*(N-1)/2个；

按照思路四可识别N*(N-1)个；

按照思路5可以识别N*(N-1)+N个。

最后再说下，如果实际设计时，还是按思路四设计好，软件也没那么麻烦。如果是你的话你会选择哪种方法呢？你还有没有其他的设计方法呢？