按键及矩阵键盘程序------/* 自己实验确认并总结 */

新型的按键扫描程序

不过入式处理器上面我在网上游逛了很久，也看过不少源程序了，没有发现这种按键处理办法的踪迹，所以，我将他共享出来，和广大同僚们共勉。我非常坚信这种按键处理办法的便捷和高效，你可以移植到任何一种嵌，因为C语言强大的可移植性。
同时，这里面用到了一些分层的思想，在单片机当中也是相当有用的，也是本文的另外一个重点。
对于老鸟，我建议直接看那两个表达式，然后自己想想就会懂的了，也不需要听我后面的自吹自擂了，我可没有班门弄斧的意思，hoho～～但是对于新手，我建议将全文看完。因为这是实际项目中总结出来的经验，学校里面学不到的东西。
以下假设你懂C语言，因为纯粹的C语言描述，所以和处理器平台无关，你可以在MCS-51，AVR，PIC，甚至是ARM平台上面测试这个程序性能。当然，我自己也是在多个项目用过，效果非常好的。
好了，工程人员的习惯，废话就应该少说，开始吧。以下我以AVR的MEGA8作为平台讲解，没有其它原因，因为我手头上只有AVR的板子而已没有51的。用51也可以，只是芯片初始化部分不同，还有寄存器名字不同而已。
核心算法：
unsigned char Trg;
unsigned char Cont;
void KeyRead( void )
{
unsigned char ReadData = PINB^0xff; // 1
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2
Cont = ReadData; // 3
}
完了。有没有一种不可思议的感觉？当然，没有想懂之前会那样，想懂之后就会惊叹于这算法的精妙！！
下面是程序解释：
Trg（triger） 代表的是触发，Cont（continue）代表的是连续按下。
1：读PORTB的端口数据，取反，然后送到ReadData 临时变量里面保存起来。
2：算法1，用来计算触发变量的。一个位与操作，一个异或操作，我想学过C语言都应该懂吧？Trg为全局变量，其它程序可以直接引用。
3：算法2，用来计算连续变量。
看到这里，有种“知其然，不知其所以然”的感觉吧？代码很简单，但是它到底是怎么样实现我们的目的的呢？好，下面就让我们绕开云雾看青天吧。
我们最常用的按键接法如下：AVR是有内部上拉功能的，但是为了说明问题，我是特意用外部上拉电阻。那么，按键没有按下的时候，读端口数据为1，如果按键按下，那么端口读到0。下面就看看具体几种情况之下，这算法是怎么一回事。
（1） 没有按键的时候
端口为0xff，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x00 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); （初始状态下，Cont也是为0的）很简单的数学计算，因为ReadData为0，则它和任何数“相与”，结果也是为0的。
Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData，为0；
结果就是：
ReadData ＝ 0；
Trg ＝ 0；
Cont ＝ 0；
（2） 第一次PB0按下的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x01 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是第一次按下，所以Cont是上次的值，应为为0。那么这个式子的值也不难算，也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是：
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x01；Trg只会在这个时候对应位的值为1，其它时候都为0

Cont ＝ 0x01；

自己实验总结：在main() 的while(1)内调用KeyRead()后，即可判断Trg的状态，然后按其状态对应处理。如：

KeyRead();

if(Trg = 0x80)

{

// 处理程序

}

此时，Trg保持当前值，只有当while内后续操作完成后，重新循环回KeyRead()函数后，Trg会更新。

（3） PB0按着不松（长按键）的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反是 0x01 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是连续按下，所以Cont是上次的值，应为为0x01。那么这个式子就变成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是：
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x01；
因为现在按键是长按着，所以MCU会每个一定时间（20ms左右）不断的执行这个函数，那么下次执行的时候情况会是怎么样的呢？
ReadData ＝ 0x01；这个不会变，因为按键没有松开
Trg ＝ ReadData & (ReadData ^ Cont) ＝ 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ，只要按键没有松开，这个Trg值永远为 0 ！！！
Cont ＝ 0x01；只要按键没有松开，这个值永远是0x01！！
（4） 按键松开的情况
端口数据为0xff，ReadData读端口并且取反是 0x00 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x00；
结果就是：
ReadData ＝ 0x00；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x00；
很显然，这个回到了初始状态，也就是没有按键按下的状态。
总结一下，不知道想懂了没有？其实很简单，答案如下：
Trg 表示的就是触发的意思，也就是跳变，只要有按键按下（电平从1到0的跳变），那么Trg在对应按键的位上面会置一，我们用了PB0则Trg的值为0x01，类似，如果我们PB7按下的话，Trg 的值就应该为 0x80 ，这个很好理解，还有，最关键的地方，Trg 的值每次按下只会出现一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干预。所以按键功能处理程序不会重复执行，省下了一大堆的条件判断，这个可是精粹哦！！Cont代表的是长按键，如果PB0按着不放，那么Cont的值就为 0x01，相对应，PB7按着不放，那么Cont的值应该为0x80，同样很好理解。
如果还是想不懂的话，可以自己演算一下那两个表达式，应该不难理解的。
因为有了这个支持，那么按键处理就变得很爽了，下面看应用：
应用一：一次触发的按键处理
假设PB0为蜂鸣器按键，按一下，蜂鸣器beep的响一声。这个很简单，但是大家以前是怎么做的呢？对比一下看谁的方便？
#define KEY_BEEP 0x01
void KeyProc(void)
{
if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP
{
Beep(); // 执行蜂鸣器处理函数
}
}
怎么样？够和谐不？记得前面解释说Trg的精粹是什么？精粹就是只会出现一次。所以你按下按键的话，Trg & KEY_BEEP 为“真”的情况只会出现一次，所以处理起来非常的方便，蜂鸣器也不会没事乱叫，hoho～～～
或者你会认为这个处理简单，没有问题，我们继续。
应用2：长按键的处理
项目中经常会遇到一些要求，例如：一个按键如果短按一下执行功能A，如果长按2秒不放的话会执行功能B，又或者是要求3秒按着不放，计数连加什么什么的功能，很实际。不知道大家以前是怎么做的呢？我承认以前做的很郁闷。
但是看我们这里怎么处理吧，或许你会大吃一惊，原来程序可以这么简单
这里具个简单例子，为了只是说明原理，PB0是模式按键，短按则切换模式，PB1就是加，如果长按的话则连加（玩过电子表吧？没错，就是那个！）
#define KEY_MODE 0x01 // 模式按键
#define KEY_PLUS 0x02 // 加
void KeyProc(void)
{
if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE，而且你常按这按键也没有用，
{ //它是不会执行第二次的哦 ， 必须先松开再按下
Mode++; // 模式寄存器加1，当然，这里只是演示，你可以执行你想
// 执行的任何代码
}

if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按键被按着不放
{
cnt_plus++; // 计时
if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果时间到
{
Func(); // 你需要的执行的程序
} 
}
}
不知道各位感觉如何？我觉得还是挺简单的完成了任务，当然，作为演示用代码。
应用3：点触型按键和开关型按键的混合使用
点触形按键估计用的最多，特别是单片机。开关型其实也很常见，例如家里的电灯，那些按下就不松开，除非关。这是两种按键形式的处理原理也没啥特别，但是你有没有想过，如果一个系统里面这两种按键是怎么处理的？我想起了我以前的处理，分开两个非常类似的处理程序，现在看起来真的是笨的不行了，但是也没有办法啊，结构决定了程序。不过现在好了，用上面介绍的办法，很轻松就可以搞定。
原理么？可能你也会想到，对于点触开关，按照上面的办法处理一次按下和长按，对于开关型，我们只需要处理Cont就OK了，为什么？很简单嘛，把它当成是一个长按键，这样就找到了共同点，屏蔽了所有的细节。程序就不给了，完全就是应用2的内容，在这里提为了就是说明原理～～
好了，这个好用的按键处理算是说完了。可能会有朋友会问，为什么不说延时消抖问题？哈哈，被看穿了。果然不能偷懒。下面谈谈这个问题，顺便也就非常简单的谈谈我自己用时间片轮办法，以及是如何消抖的。
延时消抖的办法是非常传统，也就是 第一次判断有按键，延时一定的时间（一般习惯是20ms）再读端口，如果两次读到的数据一样，说明了是真正的按键，而不是抖动，则进入按键处理程序。
当然，不要跟我说你delay（20）那样去死循环去，真是那样的话，我衷心的建议你先放下手上所有的东西，好好的去了解一下操作系统的分时工作原理，大概知道思想就可以，不需要详细看原理，否则你永远逃不出“菜鸟”这个圈子。当然我也是菜鸟。我的意思是，真正的单片机入门，是从学会处理多任务开始的，这个也是学校程序跟公司程序的最大差别。当然，本文不是专门说这个的，所以也不献丑了。
我的主程序架构是这样的：
volatile unsigned char Intrcnt;
void InterruptHandle() // 中断服务程序
{
Intrcnt++; // 1ms 中断1次，可变
}
void main(void)
{
SysInit();
while(1) // 每20ms 执行一次大循环
{
KeyRead(); // 将每个子程序都扫描一遍
KeyProc();
Func1();
Funt2();
…
…
while(1)
{
if (Intrcnt>20) // 一直在等，直到20ms时间到
{
Intrcnt="0";
break; // 返回主循环
}
}
}
}
貌似扯远了，回到我们刚才的问题，也就是怎么做按键消抖处理。我们将读按键的程序放在了主循环，也就是说，每20ms我们会执行一次KeyRead()函数来得到新的Trg 和 Cont 值。好了，下面是我的消抖部分：很简单
基本架构如上，我自己比较喜欢的，一直在用。当然，和这个配合，每个子程序必须执行时间不长，更加不能死循环，一般采用有限状态机的办法来实现，具体参考其它资料咯。
懂得基本原理之后，至于怎么用就大家慢慢思考了，我想也难不到聪明的工程师们。例如还有一些处理，

怎么判断按键释放？很简单，Trg 和Cont都为0 则肯定已经释放了。

这个是4*4矩阵，是从吧里转来的，感觉也是这种算法。顺便也贴到这里


把文本格式奉上 直接复制到你的程序里
volatile unsigned char CF[4]; //按键触发标志(表示4列，每一列同一行的
//值是一样的但列标不一样来区分不同列的键)
volatile unsigned char KeyVal;//键值
code unsigned char KeyOut[4] = {0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //4X4按输出端控制
#define KEY P2 //P2口作为4*4矩阵键盘输入
/*
**描述：新型4X4按键扫描程序 放在1ms-10ms中断内使用（十分稳定不需要再写消抖程序）
**备注：按键弹起时 keyVal = 0 单键按下 keyVal 有16个值，你自己程序可以针对不同值
**进行不同程序操作 keyVal单键值分别为 
**0x11,0x12,0x14,0x18,
**0x21,0x22,0x24,0x28,
**0x31,0x32,0x34,0x38,
**0x41,0x42,0x44,0x48,
*/ 
void Key_Head() 
{
unsigned char ReadData[4];
static unsigned char i;
if(++i>=4)i=0;


KEY = KeyOut[i]|0x0f; //忽略低4位
ReadData[i] = (KEY|0xf0)^0xff; //忽略高4位 取反 
CF[i] = ReadData[i] & (ReadData[i] ^ Cont[i]); 
Cont[i] = ReadData[i]; 
//输出键值
switch(CF[i])//第i列
{
case 0x08: KeyVal = (i<<4+8);break;
case 0x04: KeyVal = (i<<4+4);break;
case 0x02: KeyVal = (i<<4+2);break;
case 0x01: KeyVal = (i<<4+1);break;
default:KeyVal = 0;break;
} 
}

原贴“给大家分享一个超级好用 不占CPU的4*4矩阵键盘扫描程序”:http://tieba.baidu.com/p/2730390494

自己使用总结：

上述程序实例使用需注意一下几点：

1. i定义为static型变量，每执行if(++i>=4)后i会自增；

2. Cont[]忘记定义：unsigned char Cont[4];

3. KeyVal值错误，因为if(++i>=4) i=0; 所以KeyVal单键值应为：

0x11,0x12,0x14,0x18,
0x21,0x22,0x24,0x28,
0x31,0x32,0x34,0x38,
0x01,0x02,0x04,0x08,

4. 在使用中端口要注意，程序中P2端口的高4位为输出端口，低4位为输入端口，且4个输入端口要默认上拉。

KeyOut[4] = {0xef,0xdf,0xbf,0x7f};的定义决定高四位为输出端口，低4位为输入端口。

扫描原理可参考：http://blog.csdn.net/phenixyf/article/details/76173409 

KEY = KeyOut[i]|0x0f; //忽略低4位

这一步是在配置输出

ReadData[i] = (KEY|0xf0)^0xff; //忽略高4位 取反 

这一步是在读取矩阵按键

这两句要根据具体使用自己修改，如使用STM8S003，将两个端口拼成一个8位扫描端口，程序如下：

volatile unsigned char Cont[4];//unsigned char KeyOut[4] = {0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //4X4按输出端控制unsigned char KeyOut[4] = {0x3f,0x5f,0x6f,0x77};    //两个端口组合组成4x4端口unsigned char KeyVal;     //键值unsigned char cIn0,cIn1,cIn2,cIn3;void Key_Head() {  unsigned char ReadData[4];  static unsigned char i;  /*    PortCom BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0            PD6  PD5  PD4  PD3  PD2  PA3  PA2  PA1  */  cIn0 = 0;  cIn1 = 0;  cIn2 = 0;  cIn3 = 0;  if(++i>=4)i=0;//  PortCom = KeyOut[i]|0x0f;                     //忽略低4位  //输出扫描  PD_ODR = KeyOut[i];  //输入侦测  cIn0 = PA_IDR_bit.IDR1;  cIn1 = PA_IDR_bit.IDR2;  cIn2 = PA_IDR_bit.IDR3;  cIn3 = PD_IDR_bit.IDR2;  PortCom = (cIn3<<3) | (cIn2<<2) | (cIn1<<1) | cIn0;     ReadData[i] = (PortCom|0xf0)^0xff;            //忽略高4位 取反   CF[i] = ReadData[i] & (ReadData[i] ^ Cont[i]);   Cont[i] = ReadData[i];   //输出键值  switch(CF[i])//第i列  {    case 0x08: KeyVal = ((i<<4)+8);break;    case 0x04: KeyVal = ((i<<4)+4);break;    case 0x02: KeyVal = ((i<<4)+2);break;    case 0x01: KeyVal = ((i<<4)+1);break;    default:KeyVal = 0;break;

    delay(50);

  } 

 

5. 特别注意一点：在原Key_Head()函数中，键值KeyVal只会保持按键侦测到当时一下，在下次扫描中马上会被清零（下次扫描i增加，CF[i]也随之变化，此时switch语句进入default分支，将KeyVal清零）。

这个是算法的精髓，当按键按下后，键值只出现一次，在Key_Head()后紧跟对应键值处理程序，完成对应操作，然后下次循环Key_Head()会自动将KeyVal清零，保证不会重复执行键值对应处理程序。

对于消抖，可以在KeyVal后加入适当延迟，如上程序最后一行

int main(void){  CLK_CKDIVR = 0x00;              //内部时钟为1分频  ALL_LED_Init();                 //调用LED1初始化函数  ALLKeyInit();                   //调用按钮初始化函数  while(1)  {      Key_Head();        switch(KeyVal)    {    case 0x11:      {        PC_ODR ^= 0x80;                //异或取反LED2使其亮灭        break;      }    case 0x12:      {        PC_ODR ^= 0x40;                //异或取反LED3使其亮灭        break;      }    case 0x14:      {        PC_ODR ^= 0x08;                //异或取反LED4使其亮灭        break;      }    case 0x18:      {        PC_ODR ^= 0x80;                //异或取反LED2使其亮灭        break;      }     default:      {        break;      }    }      }}

转自：http://tieba.baidu.com/p/2751359634

因可能会用不同端口的pin脚，拼接成扫描的端口，这时要注意以下两点：

1. 输出扫描的值KeyOut[4] = {0xbf,0xef,0xdf,0x7f}; 要做对应的修改；

2. 获取输入pin数据时，输入pin的端口拼接方法要根据使用具体情况来定。

简单举例：获取pin数据是按bit获取，获取后拼接输入端口

//输入侦测  cIn0 = PA_IDR_bit.IDR1;  cIn1 = PA_IDR_bit.IDR2;  cIn2 = PA_IDR_bit.IDR3;  cIn3 = PD_IDR_bit.IDR2;  PortCom = (cIn3<<3) | (cIn2<<2) | (cIn1<<1) | cIn0; 

当获取pin数据是按byte获取，获取后拼接输入端口

cIn[0] = GPIOE->IDR & 0x20;  cIn[1] = GPIOC->IDR & 0x02;  cIn[2] = GPIOC->IDR & 0x04;  cIn[3] = GPIOC->IDR & 0x08;    PortCom = cIn[3] | cIn[2] | cIn[1] | (cIn[0]>>5); 

前提是拼接的端口高4为做输出，低4位做输入。

在上述前提下，swith(CF[i])中的case值不用变，KeyValue值也是在

{0x11,0x12,0x14,0x18,
0x21,0x22,0x24,0x28,
0x31,0x32,0x34,0x38,
0x01,0x02,0x04,0x08,}范围内。

4X4 KeyScan() debug方法：

如下图所示设置断点：

进入第一个断点后，按下某个按键，向下执行，因要扫描4列，所以KeyScan函数要进出4次，其中必有一次可以扫到按键；

扫到按键后PortCom不为0x0F，CF[i]和kevalue也有对应值出现，如下图：

扫到某个键后，如果按住不放，等再次扫到时，CF和keyvalue会清零，但Cont会有值，表示长按

KeyScan()侦测同时按下的多个值的方法：

switch(CF[i])//第i列  {    case 0x08: KeyVal = ((i<<4)+8);break;    case 0x04: KeyVal = ((i<<4)+4);break;    case 0x02: KeyVal = ((i<<4)+2);break;    case 0x01: KeyVal = ((i<<4)+1);break;    default:KeyVal = 0;break;

    delay(50);

  } 

在状态判断中，如上判断只是判断一个按键是否被按下，如0x08代表SW1被按下，0x12代表SW11被按下；

如果要判断多个按键是否同时被按下，可以更改case后的值，如0x09代表SW1和SW2同时被按下，0x0B代表SW1/SW2/SW3同时被按下；

但如果要判断不同输出下的两个或多个键同时被按下，需定义一个变量，让keyScan循环4次后，将所得值或起来判断

for(int i=0; i<4; i++)

{

    keyScan();

    KeyMul |= KeyVal;

}然后判断KeyMul值。

但这个会有误判，即不同按键组合可能会得到相同的KeyMul值。如SW1/SW10同时按下和SW3/SW5同时按下，得到的值都是0x2A。这需要另外区分判断。

另外，对应同一输入下的多个按键同时按下，如SW1/SW5，可能无法得到正确值，这需要根据硬件看上拉或下拉的能力哪个强，要量测实际值来判断。如SW1/SW5同时按下，当PC6输出0时，keyValue值是否为0xA7或0xE7或0xEF，要根据实际量测为准。

KeyScan()独立表示各按键状态，让按键状态与键值呈组合逻辑状态：

在车窗镜控制板项目中，各按键值要根据按键状态实时反应，所以要对KeyScan做修改，如上图按键组合：

bool KeyPos[20];void KeyScan(void){  unsigned char ReadData[4];  static unsigned char i;  cIn[0] = 0;  cIn[1] = 0;  cIn[2] = 0;  cIn[3] = 0;  if(++i>=4)i=0;  T1 = KeyOut[i];  GPIOC->ODR = KeyOut[i];        cIn[0] = GPIOE->IDR & 0x20;  cIn[1] = GPIOC->IDR & 0x02;  cIn[2] = GPIOC->IDR & 0x04;  cIn[3] = GPIOC->IDR & 0x08;    PortCom = cIn[3] | cIn[2] | cIn[1] | (cIn[0]>>5);     ReadData[i] = (PortCom|0xf0)^0xff;             CF[i] = ReadData[i] & (ReadData[i] ^ Cont[i]);   Cont[i] = ReadData[i];   KeyPos[i*4] = (((CF[i] |Cont[i]) & 0x08)==0x08)?true:false;KeyPos[i*4+1] = (((CF[i] |Cont[i]) & 0x04)==0x04)?true:false;KeyPos[i*4+2] = (((CF[i] |Cont[i]) & 0x02)==0x02)?true:false;KeyPos[i*4+3] = (((CF[i] |Cont[i]) & 0x01)==0x01)?true:false;      Delay(3);}

KeyPos[0]对应SW1; KeyPos[1]对应SW4; KeyPos[2]对应SW3; KeyPos[3]对应SW2; 

KeyPos[4]对应SW7; KeyPos[5]对应SW16; KeyPos[6]对应SW11; KeyPos[7]对应SW20; 

KeyPos[8]对应SW6; KeyPos[9]对应SW13; KeyPos[10]对应SW10; KeyPos[11]对应SW17; 

KeyPos[12]对应SW22; KeyPos[13]对应SW23; KeyPos[14]对应SW21; KeyPos[15]对应SWX; 

按此方式修改，即KeyPos[i]实时反应对应的按键是按下还是松开，不会因KeyScan循环下次后，键值发生改变。

如SW1被按下后，当KeyOut输出0xEF时，KeyPos[0]=1，当KeyOut分别输出0xBF,0xDF,0x7F时，KeyPos[0]也维持为1，不会如之前的KeyValue被清零或变成其它状态。

此方法就是将每个按键与一个键值状态，独立联系起来。之前是用一个状态KeyValue将16个按键统一表示起来。