矩陣按鍵掃描的實現(xiàn)原理

之前做過很多仿真儀表盒，經常遇到盒子上既有大量LED指示燈，又有很多按鍵的情況，主芯片使用的SiliconLabs的一款單片機，管腳資源有限，如何應對如此多的指示燈和按鍵呢？當時選用了max7219來實現(xiàn)多個LED燈的控制，而按鍵則是通過矩陣掃描實現(xiàn)的。

所謂“矩陣掃描”，可以想象成是把幾路IO橫豎交叉形成網格狀，然后把按鍵放置在網格的交叉點上。這種電路應用很廣泛，可以由較少的IO口實現(xiàn)較多的按鍵控制。比如，6根IO按照3行3列排列，就可以實現(xiàn)接入9個按鍵；8根IO按照4行4列排列，就可以實現(xiàn)接入16個按鍵。來看下面這個3*3的矩陣按鍵原理圖：

3*3矩陣按鍵1

注意，中間那四個行、列交叉地方的線是分離的，并沒有短接：

3*3矩陣按鍵2

還要注意的是，我們要給行或列IO加上上拉電阻，以保證它們的默認狀態(tài)是高電平。

矩陣按鍵掃描的實現(xiàn)原理是這樣的：把屬于列的IO口設置為輸入狀態(tài)，這時由于上拉電阻的作用，當按鍵沒有動作時，程序就會讀到高電平；這時開始按行進行掃描，先把行1的IO設置為輸出狀態(tài)，然后設置輸出為低電平，接著依次讀取列IO口的狀態(tài)，如果有按鍵被按下，那么列IO口的讀入電平就變成低電平，這時就可以根據行和列判斷出動作按鍵的位置了。行1的掃描完成后，把行1的IO置高，然后按照上面步驟依次進行行2和行3的掃描，確認有動作按鍵的位置就可以了。下面是程序的簡單流程圖（沒有包含去抖等處理）：

簡單掃描按鍵流程圖