4x4矩阵键盘工作原理及扫描程序_至简设计系列_矩阵按键检测

4x4矩阵键盘是由16个按键组成的，它们被排列在一个4行4列的矩阵中。为了检测按键，我们需要使用一种称为“扫描”的技术。

在扫描过程中，我们将矩阵的每一行和每一列都连接到控制器的不同引脚上。我们首先将所有行的引脚设置为输出状态，并将它们全部设置为高电平。然后，我们逐个检查每一列的引脚，如果检测到低电平信号，则说明该列中有一个按键被按下。

接下来，我们将所有列的引脚设置为输出状态，并将它们全部设置为高电平。然后，我们逐个检查每一行的引脚，如果检测到低电平信号，则说明该行中有一个按键被按下。

通过这种方式，我们可以检测到任何按键是否被按下，而且可以确定它的位置，因为每个按键都有一个唯一的行列组合。

下面是一个简单的矩阵键盘扫描程序示例：

#define ROWS 4
#define COLS 4

int rowPins[ROWS] = { 1, 2, 3, 4 };
int colPins[COLS] = { 5, 6, 7, 8 };

char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

void setup() {
  // 初始化行引脚
  for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
    pinMode(rowPins[i], OUTPUT);
    digitalWrite(rowPins[i], HIGH);
  }
  
  // 初始化列引脚
  for (int i = 0; i < COLS; i++) {
    pinMode(colPins[i], INPUT_PULLUP);
  }
}

void loop() {
  // 扫描每一列
  for (int col = 0; col < COLS; col++) {
    // 将当前列设置为低电平
    pinMode(colPins[col], OUTPUT);
    digitalWrite(colPins[col], LOW);
    
    // 扫描每一行
    for (int row = 0; row < ROWS; row++) {
      // 检查当前行是否有按键按下
      if (digitalRead(rowPins[row]) == LOW) {
        // 返回按键值
        char key = keys[row][col];
        Serial.print(key);
      }
    }
    
    // 将当前列恢复为高电平
    pinMode(colPins[col], INPUT_PULLUP);
  }
}

这个程序通过循环遍历每一列和每一行来扫描矩阵键盘，如果检测到按键被按下，则返回对应的按键值。