单片机与键盘输入详解：按键扫描、矩阵键盘等输入方式解析

# 1. 单片机键盘输入基础

单片机键盘输入是单片机与外部世界交互的重要方式之一。它允许用户通过按键操作向单片机输入数据或命令，实现人机交互。键盘输入主要分为两种方式：按键扫描输入和矩阵键盘输入。

按键扫描输入是最简单的键盘输入方式，其原理是通过对每个按键进行逐个扫描，检测其状态。当某个按键被按下时，单片机会检测到该按键的电平变化，从而识别出被按下的按键。按键扫描输入电路简单，但效率较低，且只能支持少量按键。

# 2. 按键扫描输入方式

### 2.1 按键扫描原理

按键扫描是一种通过对按键进行周期性检测，从而获取按键状态的输入方式。其原理是利用单片机的I/O口对按键进行扫描，当检测到按键按下时，I/O口的状态会发生变化，单片机即可识别按键的输入。

### 2.2 按键扫描电路设计

按键扫描电路的设计主要包括以下步骤：

1. **选择按键类型：**按键类型主要有机械按键、薄膜按键和电容按键等，根据不同的按键类型选择合适的电路设计。
2. **设计按键扫描矩阵：**按键扫描矩阵是将多个按键连接到单片机的I/O口上，形成一个矩阵结构。矩阵的每一行和每一列都连接到一个I/O口，通过对矩阵进行扫描，可以检测到每个按键的状态。
3. **设计扫描驱动电路：**扫描驱动电路用于对按键矩阵进行扫描，其主要功能是将单片机的I/O口设置为输入或输出模式，并对矩阵中的每一行和每一列进行扫描。

### 2.3 按键扫描程序实现

按键扫描程序实现主要包括以下步骤：

1. **初始化I/O口：**将用于扫描的I/O口初始化为输入或输出模式。
2. **扫描按键矩阵：**对按键矩阵进行扫描，逐行逐列地检测按键的状态。
3. **识别按键：**当检测到按键按下时，通过扫描矩阵的行列号识别按下的按键。
4. **处理按键输入：**对按下的按键进行处理，例如显示按键信息、执行相应操作等。

// 按键扫描程序实现
void key_scan(void)
{
    uint8_t row, col;

    // 扫描每一行
    for (row = 0; row < KEY_ROW; row++)
    {
        // 将当前行设置为输出模式
        KEY_ROW_PORT->DDR |= (1 << row);

        // 将当前行设置为低电平
        KEY_ROW_PORT->PORT &= ~(1 << row);

        // 扫描每一列
        for (col = 0; col < KEY_COL; col++)
        {
            // 将当前列设置为输入模式
            KEY_COL_PORT->DDR &= ~(1 << col);

            // 检测当前列的状态
            if (KEY_COL_PORT->PIN & (1 << col))
            {
                // 按键按下，记录按键位置
                key_pressed[row][col] = 1;
            }
            else
            {
                // 按键未按下，清除按键位置记录
                key_pressed[row][col] = 0;
            }
        }

        // 将当前行设置为输入模式
        KEY_ROW_PORT->DDR &= ~(1 << row);
    }
}

**代码逻辑分析：**

该代码实现了按键扫描功能，通过对按键矩阵逐行逐列地扫描，检测按键的状态。

* 外层循环（row）用于扫描每一行。
* 内层循环（col）用于扫描每一列。
* 对于每一行，将该行设置为输出模式，并置为低电平。
* 对于每一列，将该列设置为输入模式，并检测其状态。
* 如果检测到该列为高电平，则表示该行该列的按键按下，记录按键位置。
* 如果检测到该列为低电平，则表示该行该列的按键未按下，清除按键位置记录。

**参数说明：**

* `KEY_ROW