与Pic微控制器接口的4X4矩阵键盘

键盘是广泛用于各种电子设备和嵌入式项目的输入设备。它们用于接收数字和字母形式的输入，并将其输入系统以进行进一步处理。在本教程中，我们将 连接一个4x4矩阵键盘和PIC16F877A。

在进入详细逻辑并学习如何使用键盘之前，我们将需要了解的知识很少。

为什么需要4x4键盘：

通常，我们使用微控制器单元的单个I / O引脚读取数字信号，例如开关输入。在少数需要9、12、16个按键用于输入的应用中，如果将每个按键添加到微控制器端口中，最终将使用16个I / O端口。这16个I / O端口不仅用于读取I / O信号，而且还可以用作外设连接，例如ADC支持，I2C，这些I / O引脚也支持SPI连接。由于这些引脚与开关/键相连，因此我们不能将它们用作I / O端口。这根本没有道理。那么，如何减少引脚数呢？答案是使用十六进制键盘或矩阵键盘。我们可以减少针数，它关联4x4矩阵键。它将使用8个引脚，其中4个以行连接，4个以列连接，因此节省了微控制器的8个引脚。

4x4矩阵键盘如何工作：

在上方的图像中，左侧显示了矩阵键盘模块。右侧显示内部连接以及端口连接。如果我们看到端口有8个引脚，则从左到右的前4个是X1，X2，X3和X4的行，从左到右的后4个是Y1，Y2，Y3，Y4的四列。如果我们将4行或X面作为输出，并将它们设为逻辑低或0，并且使4列作为输入并读取键，则当对应的Y为0时，将读取开关按下。

同样的事情也会在nxn矩阵中发生，其中n是数字。可以是3x3、6x6等。

现在只想按1。然后1位于X1行和Y1列。如果X1为0，则Y1将为0。以同样的方式，我们可以通过感测Y1，Y2，Y3和Y4列来感测X1行中的每个键。每个开关都会发生这种情况，我们将读取矩阵中开关的位置。

每个绿色圆圈都是开关，它们都以相同的方式连接在一起。

在本教程中，我们将按以下规范连接键盘：

我们将使用内部上拉
我们将添加按键去抖动选项

但是，当未按下开关时，我们需要将Y1，Y2，Y3和Y4设为高电平或1。否则，当按下开关时，我们无法检测到逻辑变化。但是由于这些引脚被用作输入而不是输出，因此我们无法通过代码或程序来实现。因此，我们将在微控制器中使用内部操作寄存器，并将这些引脚作为弱上拉使能模式进行操作。通过使用它，当它处于默认状态时，将有一个逻辑高使能模式。

同样，当我们按下键时，开关触点会产生尖峰或噪声，并且由于这种多重开关，会发生意外情况。因此，我们将首先检测开关按下，等待几毫秒，然后再次检查开关是否仍处于按下状态，如果开关仍处于按下状态，我们将最终接受开关按下，否则不接受。这称为开关的反跳。

我们将在我们的代码中实现所有这些，并在面包板上进行连接。

还要检查如何将4x4键盘与其他微控制器接口：

键盘与Arduino Uno的接口
与8051单片机接口的4x4矩阵键盘
与ATmega32单片机连接的4x4键盘
面包板上的Raspberry Pi数字密码锁

所需材料：

面包板
PC中的Pic-kit 3和开发环境，即MPLABX
电线和连接器
字符LCD 16x2
20Mhz晶体
2个33pF陶瓷圆盘盖。
4.7k电阻
10k预设（可变电阻器）
4x4矩阵键盘
5 V适配器

电路原理图：

我们将在相关引脚上连接晶体和电阻。同样，我们将通过PORTD以4位模式连接LCD 。我们通过端口RB4连接了十六进制键盘或矩阵键盘。

如果您不熟悉PIC，请从PIC单片机入门开始：PIC和MPLABX简介

编程说明：

最后给出了用于将Matrix Keypad与PIC微控制器接口的完整代码。代码简单易懂。键盘库仅是代码中要理解的东西。在这里，我们使用了 keyboard.h 和 lcd.h 库来连接小键盘和16x2 LCD。因此，让我们看看其中发生了什么。

在keyboard.h内部，我们将看到使用了xc.h标头，它是默认的寄存器库，晶振频率是为在kepad.c文件中使用的延迟使用而定义的。我们在PORTRB寄存器处定义了键盘端口，并将各个引脚定义为行（X）和列（Y）。

我们还使用了两个功能，一个用于键盘初始化，它将重定向端口作为输出和输入，另一个功能是按下开关扫描，当调用时将返回开关按下状态。

#包括的#define _XTAL_FREQ 2亿//晶体频率，在延迟用的#define X_1 RB0 的#define X_2 RB1 的#define X_3 RB2 的#define X_4 RB3 的#define Y_1 RB4 #定义Y_2 RB5 的#define Y_3 RB6 的#define Y_4 RB7 的#define Keypad_PORT PORTB 的#define Keypad_PORT_Direction TRISB void InitKeypad（void）; 字符switch_press_scan（void）;

在keyboard.c中，我们将看到以下功能将在键盘扫描器功能未返回“ n”时返回按键。

char switch_press_scan（void）//从用户获取密钥 { char key ='n'; //假设 while（key =='n'）时未按下任何键//等待直到按下某个键key = keyboard_scanner（）; //再次扫描键，然后再次返回键；//按下按键后返回其值 }

以下是键盘读取功能。在每一步中，我们将X1，X2，X3和X4行设为0，并读取Y1，Y2，Y3和Y4状态。该延迟用于去抖效果，当仍然按下开关时，我们将返回与之关联的值。当没有按下任何开关时，我们将返回“ n”。

char keyboard_scanner（void） { X_1 = 0; X_2 = 1; X_3 = 1; X_4 = 1; 如果（Y_1 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_1 == 0）;返回“ 1”； } 如果（Y_2 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_2 == 0）;返回'2'; } 如果（Y_3 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_3 == 0）;返回“ 3”； } 如果（Y_4 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_4 == 0）;返回'A'; } X_1 = 1; X_2 = 0; X_3 = 1; X_4 = 1; 如果（Y_1 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_1 == 0）;返回'4'; } 如果（Y_2 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_2 == 0）;返回“ 5”； } 如果（Y_3 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_3 == 0）;返回“ 6”； } 如果（Y_4 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_4 == 0）;返回“ B”； } X_1 = 1; X_2 = 1; X_3 = 0; X_4 = 1; 如果（Y_1 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_1 == 0）;返回“ 7”； } 如果（Y_2 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_2 == 0）;返回'8'; } 如果（Y_3 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_3 == 0）;返回“ 9”； } 如果（Y_4 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_4 == 0）;返回“ C”； } X_1 = 1; X_2 = 1; X_3 = 1; X_4 = 0; 如果（Y_1 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_1 == 0）;返回'*'; } 如果（Y_2 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_2 == 0）;返回'0'; } 如果（Y_3 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_3 == 0）;返回'#'; } 如果（Y_4 == 0）{__delay_ms（100）;而（Y_4 == 0）;返回'D'; } return'n'; }

我们还将在最后四个位上设置弱上拉，还将端口的方向设置为后4个输入，并将前4个设置为输出。所述OPTION_REG&= 0x7F的; 用于在最后一个引脚上设置弱上拉模式。

无效的InitKeypad（void） { Keypad_PORT = 0x00; //将键盘端口引脚值设置为零 Keypad_PORT_Direction = 0xF0; //最后4个引脚输入，前4个引脚输出 OPTION_REG&= 0x7F; }

在主PIC程序（如下所示）中，我们首先设置配置位，并包括一些所需的库。然后在 void system_init函数中，初始化键盘和LCD。最后， 在主函数中，我们通过调用 switch_press_scan（） 函数并将值返回给lcd来读取键盘。

从此处下载带有头文件的完整代码，并查看下面的演示视频。