基于STM32控制的矩陣鍵盤的仿真設(shè)計(jì)

1、成績推南呼紐爭院課程論文題目:基于STM32控制的矩陣鍵盤的仿真設(shè)計(jì)課程名稱：ARM嵌入式系統(tǒng)學(xué)生姓名：張宇學(xué)生學(xué)號(hào)：系另U：電子工程學(xué)院專業(yè)：通信工程年級(jí)：2013級(jí)指導(dǎo)教師：權(quán)循忠電子工程學(xué)院制2015年10月第1頁1摘要2關(guān)鍵字3引言目錄4STM32控制的矩陣鍵盤系統(tǒng)方案計(jì)制定4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案4.2總體設(shè)計(jì)框圖4.3矩陣鍵盤簡介5矩陣鍵盤設(shè)計(jì)原理分析5.1STM32復(fù)位和時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)5.2矩陣鍵盤電路的設(shè)計(jì)5.3按鍵去抖動(dòng).35.4按鍵顯示電路.36程序流程圖7總體電路圖8軟件仿真9總結(jié).610參考文獻(xiàn)：.611附錄.7基于STM32控制的矩陣鍵盤的仿真設(shè)計(jì)學(xué)生：張宇指導(dǎo)老師：權(quán)循

2、忠電子工程學(xué)院通信工程1摘要矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它是用四條I/O線作為行線，四條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為4*4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高ARM嵌入式系統(tǒng)中I/O口的利用率。2關(guān)鍵字矩陣鍵盤行列鍵盤ARM嵌入式系統(tǒng)3引言隨著人們生活水平的不斷提升，ARM嵌入式無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它給人帶來的方便也是不可否認(rèn)的，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好更方便的設(shè)備就需要從ARM嵌入式技術(shù)入手，一切向若數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。用ARM嵌入式來控制的數(shù)碼管顯示按鍵也在廣泛應(yīng)用，其控制系統(tǒng)具有極大意義。展望未來，急速

3、的響應(yīng)速度將成為個(gè)性的ARM嵌入式發(fā)展的趨勢，越來越多的ARM嵌入式正如雨后春筍般涌現(xiàn)。4STM32控制的矩陣鍵盤系統(tǒng)方案計(jì)制定4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案該智能鍵盤電路由ARM最小系統(tǒng)，矩陣鍵盤電路和顯示電路組成，在常規(guī)的4*4矩陣鍵盤的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了用4個(gè)10口完成4*4矩陣鍵盤。4.2總體設(shè)計(jì)框圖本電路主要由3大部分電路組成：矩陣鍵盤電路、ARM最小系統(tǒng)電路、按鍵顯示電路。其中ATM最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成。電路復(fù)位后數(shù)碼管顯示字符“”表示沒有按鍵，顯示電路由STM32的PD0PD7來控制數(shù)碼管顯示是哪個(gè)按鍵按下。總體設(shè)計(jì)方框圖，如圖1所示。第 頁圖1總體設(shè)計(jì)方框圖4.3矩

4、陣鍵盤簡介矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它是用四條I/O線作為行線，四條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為4*4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高ARM嵌入式系統(tǒng)中I/O口的利用率。5矩陣鍵盤設(shè)計(jì)原理分析5.1STM32復(fù)位和時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)此電路主要是復(fù)位電路和時(shí)鐘電路兩部分，其中復(fù)位電路采用按鍵手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位組合，電路如圖2（右）所示：其中14腳為STM32的復(fù)位端。時(shí)鐘電路如圖2（左）所示：晶振采用的是8MHz和32.786KHz,8MKz分別接STM32的12腳和13腳，32.786KHz分別接STM32的8腳和9腳。圖2STM復(fù)位

5、和時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)5.2矩陣鍵盤電路的設(shè)計(jì)該電路的四個(gè)端子分別接STM32的PB12PB15，電路如圖3所示。圖3矩陣鍵盤電路該矩陣鍵盤電路掃描方法如下：（1）PB15，PB14，PB13，PB12設(shè)置為輸入并內(nèi)部上拉。程序讀取這四個(gè)IO口引腳電平，如果某個(gè)10為低電平，貝V該列中相應(yīng)10口對應(yīng)行處的按鍵按下。（2）PB15輸出低電平，PB14，PB13，PB12設(shè)置為輸入并內(nèi)部上拉。程序讀取PB14,PB13,PB12這三個(gè)I0口的引腳電平。如果某個(gè)I0為低電平，則是第一列中相應(yīng)I0口對應(yīng)行處的按鍵按下。（3）PB14輸出低電平，PB15,PB13,PB12設(shè)置為輸入并內(nèi)部上拉。程序讀取PB15

6、，PB13，PB12這三個(gè)I0口的引腳電平。如果某個(gè)I0為低電平，則是第二列中相應(yīng)I0口對應(yīng)行處的按鍵按下。（4）PB13輸出低電平，PB15,PB14,PB12設(shè)置為輸入并內(nèi)部上拉。程序讀取PB15,PB14,PB12這三個(gè)I0口的引腳電平。如果某個(gè)I0為低電平，則是第三列中相應(yīng)I0口對應(yīng)行處的按鍵按下。（5）PB12輸出低電平，PB15,PB14,PB13設(shè)置為輸入并內(nèi)部上拉。程序讀取PB15,PB14,PB13這三個(gè)I0口的引腳電平。如果某個(gè)I0為低電平，則是第四列中相應(yīng)I0口對應(yīng)行處的按鍵按下。按鍵去抖動(dòng)每隔10ms掃描鍵盤一次,當(dāng)掃描某個(gè)按鍵按下時(shí),則開始計(jì)數(shù),當(dāng)連續(xù)4次掃描（也就是

7、40ms）都是這個(gè)按鍵按下時(shí)，說明按鍵有效。如果不到四次計(jì)數(shù),就采集不到該按鍵按下,則說明該按鍵無效。按鍵顯示電路本設(shè)計(jì)采用STM32的I0口PDOPD7來控制數(shù)碼管來實(shí)時(shí)顯示按鍵狀態(tài)。當(dāng)按鍵有按下時(shí),數(shù)碼管將顯示對應(yīng)的按鍵編號(hào)“0F”,對應(yīng)表示的按鍵是“SW1SW16”。按鍵顯示電路，如圖4。圖4按鍵顯示電路6程序流程圖先對鍵盤初始化，看讀列線是否有鍵按鍵，再延時(shí)消抖，再看讀列是否有鍵按下,最后根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵，顯示鍵值。程序流程圖，如圖5所示。圖5程序流程圖流程圖描述：先對鍵盤值進(jìn)行初始化，判斷列線是否有按鍵按下，若無直接返回結(jié)果，若有則進(jìn)行延時(shí)消抖，然后繼續(xù)判斷列線是否有按鍵按下，若

8、無直接返回結(jié)果，若有根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵，顯示按鍵值，返回結(jié)果。7總體電路圖把矩陣鍵盤電路、ARM最小系統(tǒng)電路、按鍵顯示電路連接在一起。其中ATM最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成。總體電路圖，如圖6所示。圖6總體電路圖8軟件仿真首先，我們進(jìn)行軟件仿真，點(diǎn)擊按鈕Debug，然后再點(diǎn)擊波形圖按鈕，出現(xiàn)邏輯分析窗口，點(diǎn)擊Setup,新建6個(gè)信號(hào)PORTB.2、PORTB.8、PORTB.9、PORTB.1O、P0RTB.13、和P0RTB.14。DisplayType全部選擇Bit,然后選擇各個(gè)顏色。然后再點(diǎn)擊PeripheralsGeneralPurposeI/OGPIOB。然后設(shè)置各個(gè)引腳電

9、平，然后在x=KEY_Scan()處設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，點(diǎn)擊Run按鈕，會(huì)出現(xiàn)以下波形即實(shí)驗(yàn)成功。LankAnat/wL|：|燈L:(1Q.LQr?rXQ巳rQHL/s.rQl6臓汀=*Uikt4tSGenerjiPurposeI/OB(GP1OB)ZoonMn.ktocUpdateScreenTransiwi|mphipdlg血缽3lGPlCElCAL二屮北43I廠吊廠序博#”r1ita,LdiIILMM：5QUEEEZSdo.切江i吒；時(shí)L曲iriWQBGPBB_DR:|idXIKGFHCan6jLirai3n合HcdeGetlrsE-GFlDB_CflH|垃泅g|CNF|iFkuiingt-f

10、xJ15血7盹rrFTFFFFrrrTTTTCWFFbxirflklpLfGPoilpdpuahpdlGPaiApdpuahpdlCPniipLipud-rpdlGPoilpi(XFd-rpdlBuiwiiipJ-jp-!dswntpJY*iJipJdswi旳卅皿0血-駐ikI覇PODR&OxfOffIOxOfOO);/先讓PB8到PB11全部輸出高。if(GPIOB-IDR&0 xf000)=0 x0000)如果PB12到PB15全為0,則沒有鍵按下。此時(shí)，返回值為-1.return-1;elsedelay_ms(5);/延時(shí)5ms去抖動(dòng)。if(GPIOB-IDR&0 xf000)=0 x0

11、000)如果延時(shí)5ms后，PB12到PB15又全為0,貝V,剛才引腳的電位變化是抖動(dòng)產(chǎn)生的.return-1;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB-ODR&OxfOff|0 x0100);讓PB11到PB8輸出二進(jìn)制的0001.switch(GPIOB-IDR&OxfOOO)/對PB12到PB15的值進(jìn)行判斷，以輸出不同的鍵值。case0 x1000:KeyVal=15;break;case0 x2000:KeyVal=11;break;case0 x4000:KeyVal=7;break;case0 x8000:KeyVal=3;break;GPIO_Write(GPIOB,(GP

12、IOB-ODR&OxfOffI0 x0200);讓PB11到PB8輸出二進(jìn)制的0.switch(GPIOB-IDR&0 xf000)/對PB12到PB15的值進(jìn)行判斷，以輸出不同的鍵值。case0 x1000:KeyVal=14;break;case0 x2000:KeyVal=10;break;case0 x4000:KeyVal=6;break;case0 x8000:KeyVal=2;break;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB-ODR&0 xf0ff|0 x0400);讓PB11到PB8輸出二進(jìn)制的1011.switch(GPIOB-IDR&0 xf000)/對PB12到

13、PB15的值進(jìn)行判斷，以輸出不同的鍵值。case0 x1000:KeyVal=13;break;case0 x2000:KeyVal=9;break;case0 x4000:KeyVal=5;break;case0 x8000:KeyVal=1;break;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB-ODR&OxfOffIOxO8OO);讓PB11到PB8輸出二進(jìn)制的0111.switch(GPIOB-IDR&OxfOOO)對PB12到PB15的值進(jìn)行判斷，以輸出不同的鍵值。caseOx1OOO:KeyVal=12;break;caseOx2OOO:KeyVal=8;break;caseOx4OOO:KeyVal=4;break;caseOx8OOO:KeyVal=O;break;returnKeyVal;/key.h文件#ifndef_KEY_H#define_KEY_H#includesys.h#defineKEYOPBin(8)/PB8#defineKEY1PBin(9)/PB9#defineKEY2P