基于STM32控制的矩阵键盘的仿真设计

1、成绩獐南呼黑草院课程论文目：基于STM3禁制的矩阵键盘的仿真设计课程名称：ARM嵌入式系统学生姓名：张空学生学号：1314030140系别：电子工程学院专业：通信工程年级：2021级指导教师：权循忠电子工程学院制2021年10月1摘要12关键字13引言14STM32限制的矩阵键盘系统方案计制定14.1 系统总体设计方案14.2 总体设计框图14.3 矩阵键盘简介25矩阵键盘设计原理分析25.1 STM32复位和时钟电路设计25.2 矩阵键盘电路的设计25.3 按键去抖动35.4 按键显示电路36程序流程图47总体电路图58软件仿真59总结610参考文献：611附录7基于STM3染制的矩阵键盘的

2、仿真设计学生：张宇指导老师：权循忠电子工程学院通信工程1摘要矩阵键盘又称行列键盘,它是用四条I/O线作为行线,四条I/O线作为列线组成的键盘.在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键.这样键盘上按键的个数就为4*4个.这种行列式键盘结构能有效地提升ARM®入式系统中I/O口的利用率.2关键字矩阵键盘行列键盘ARM嵌入式系统3引言随着人们生活水平的不断提升,ARM®入式无疑是人们追求的目标之一,它给人带来的方便也是不可否认的,要为现代人工作、科研、生活、提供更好更方便的设备就需要从ARMS入式技术入手,一切向假设数字化限制,智能化限制方向开展.用ARMS入式来限制的数码管显示按

3、键也在广泛应用,具限制系统具有极大意义.展望未来,急速的响应速度将成为个性的ARMS入式开展的趋势,越来越多的ARMS入式正如雨后春笋般涌现.4STM32限制的矩阵键盘系统方案计制定4.1 系统总体设计方案该智能键盘电路由ARM1小系统,矩阵键盘电路和显示电路组成,在常规的4*4矩阵键盘的根底上,通过改良实现了用4个IO口完成4*4矩阵键盘.4.2 总体设计框图本电路主要由3大局部电路组成：矩阵键盘电路、ARMS小系统电路、按键显示电路.其中ATM最小系统主要由复位电路和时钟电路组成.电路复位后数码管显示字符“一表示没有按键,显示电路由STM32勺PD0-PD7来限制数码管显示是哪个按键按下.

4、总体设计方框图,如图1所示.图1总体设计方框图4.3 矩阵键盘简介矩阵键盘又称行列键盘,它是用四条I/O线作为行线,四条I/O线作为列线组成的键盘.在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键.这样键盘上按键的个数就为4*4个.这种行列式键盘结构能有效地提升ARM®入式系统中I/O口的利用率.5矩阵键盘设计原理分析5.1 STM32复位和时钟电路设计此电路主要是复位电路和时钟电路两局部,其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合,电路如图2右所示：其中14脚为STM32勺复位端.时钟电路如图2左所示：晶振采用的是8MHzffi32.786KHz,8MKz分另J接STM32的12脚和13

5、脚,32.786KHz分另I接STM32勺8脚和9脚.图2STM复位和时钟电路设计5.2 矩阵键盘电路的设计该电路的四个端子分别接STM32勺PB12-PB10电路如图3所示.厂,一广口广一图3矩阵键盘电路该矩阵键盘电路扫描方法如下：(1) PB15PB14PB13PB12设置为输入并内部上拉.程序读取这四个IO口弓唧电平,如果某个IO为低电平,那么该列中相应IO口对应行处的按键按下.(2) PB15输出低电平,PB14PB13PB12设置为输入并内部上拉.程序读取PB14,PB13PB12这三个IO口的引脚电平.如果某个IO为低电平,那么是第一列中相应IO口对应行处的按键按下.(3) PB1

6、4输出低电平,PB15PB13PB12设置为输入并内部上拉.程序读取PB15PB13PB12这三个IO口的引脚电平.如果某个IO为低电平,那么是第二列中相应IO口对应行处的按键按下.(4) PB13输出低电平,PB15PB14,PB12设置为输入并内部上拉.程序读取PB15PB14PB12这三个IO口的引脚电平.如果某个IO为低电平,那么是第三列中相应IO口对应行处的按键按下.(5) PB12输出低电平,PB15PB14,PB13设置为输入并内部上拉.程序读取PB15PB14PB13这三个IO口的引脚电平.如果某个IO为低电平,那么是第四列中相应IO口对应行处的按键按下.5.3 按键去抖动每隔

7、10ms扫描键盘一次,当扫描某个按键按下时,那么开始计数,当连续4次扫描(也就是40m§都是这个按键按下时,说明按键有效.如果不到四次计数,就采集不到该按键按下,那么说明该按键无效.5.4 按键显示电路本设计采用STM32勺IO口PD0-PD7来限制数码管来实时显示按键状态.当按键有按下时,数码管将显示对应的按键编号“0F,对应表示的按键是“SW1一SW16.按键显示电路,如图4.稗钟恬示甩咨图4按键显示电路6程序流程图先对键盘初始化,看读列线是否有键按键,再延时消抖,再看读列是否有键按下,最后根据当前状态识别按键,显示键值.程序流程图,如图5所小.开始键盘值初始读列线是否有键按下图

8、5程序流程图流程图描述：先对键盘值进行初始化,判断列线是否有按键按下,假设无直接返回结果,假设有那么进行延时消抖,然后继续判断列线是否有按键按下,假设无直接返回结果,假设有根据当前状态识别按键,显示按键值,返回结果.7总体电路图把矩阵键盘电路、ARM#小系统电路、按键显示电路连接在一起.其中ATM最小系统主要由复位电路和时钟电路组成.总体电路图,如图6所示.5.inutnimmIM图6总体电路图8软件仿真首先,我们进行软件仿真,点击按钮Debug然后再点击波形图按钮,出现逻辑分析窗口,点击Setup,新建6个信号PORTB.2PORTB.8PORTB.9PORTB.10PORTB.13和POR

9、TB.14DisplayType全部选择Bit,然后选择各个颜色.然后再点击PeripheralsGeneralPurposeI/OGPIOB.然后设置各个引脚电平,然后在x=KEY_Scan()处设置一个断点,点击Run按钮,会出现以下波形即实验成功.图7软件仿真9总结一学期的ARMS程即将结束,从一开始对ARM勺完全陌生到现在的慢慢入门,其中体会到了很多ARM的妙处和实用意义.通过这次矩阵键盘的设计,使我对ARMt了更深的理解.在做课程论文时增强了对论文格式的修改,熟悉和掌握了ARMT程工程的建立与生成,在遇到程序出现错误时及时的翻书查看或者上网查找,并且在后期的AR啾训课中自己尝试在AR

10、MF发板上进行调试,让我深刻领悟到理论和实践相结合的重要意义.只有把理论运用到实践中才能很好掌握理论和技术.所以以后不管在学什么知识都要重视理论与实践相结合.这样就好觉得其实学知识也不是那么难,更重要的是表达的学习的实际用处.10参考文献：1彭刚、秦志弓II等.基于ARMCortex-M3的STM32系列嵌入式微限制器应用实践M.北京:电子工业出版社2李宁.基于MDK勺STM32处理器开发应用M.北京航空航天大学出版社,2021.3潘松、黄继业等.EDA技术实用教程第一版M.科学出版社2002年10月4陆坤、奚大顺、李之权等.电子设计技术M.四川：电子科技大学出版社.1997年.682-688

11、,838-9415赵俊超.集成电路设计VHDL教程第一版M.北京：北京希望电子出版社.2002年6杨邦文.新型实用电路制作200例M.北京：人民邮电出版社.1998年.175-2887许海燕、付炎著.嵌入式系统技术与应用.机械工业出版社.2002年8周主力主编.ARM嵌入式系统根底教程.北京航空航天大学出版社.2005年9田泽主编.嵌入式系统开发与应用教程.北京航空航天大学出版社11附录主程序#include"led.h"#include"delay.h"#include"sys.h"#include"key.h"

12、#include"usart.h"#include"stdio.h"intmain(void)intx;SystemInit();delay_init(72);/延时初始化NVIC_Configuration();uart_init(9600);LED_Init();KEY_Init();/初始化与按键连接的硬件接口while(1)x=KEY_Scan();/得到键值switch(x)case0:/LED=0;printf("Dn");break;case 1:LED=1;printf("Cn");break;ca

13、se 2:LED=2;printf("Bn");break;case 3:LED=3;printf("An");break;case 4:LED=4;printf("#n");break;case 5:LED=5;printf("9n");break;case 6:LED=6;printf("6n");break;case 7:LED=7;printf("3n");break;case 8:LED=8;printf("0n");break;case 9:L

14、ED=9;printf("8n");break;case 10:LED=10;printf("5n");break;case 11:LED=11;printf("2n");break;case 12:LED=12;printf("*n");break;case 13:LED=13;printf("7n");break;case 14:LED=14;printf("4n");break;case 15:LED=15;printf("1n");break;)/

15、key.c/按键扫描#include"stm32f10x.h#include"delay.h"#include"key.h"/*本文件的函数,主要实现矩阵键盘的功能.矩阵键盘使用PB8到PB15引脚,其中,PB8至ijPB11固定为推挽输出,PB12到PB15固定为下拉输入.即,无键按下时,对应PB12到PB15为0,有键按下时,PB12到PB15中,对应的引脚为高.*/voidKEY_Init(void)初始化矩阵键盘要使用的GPIO口.GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphCloc

16、kCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;/定义PB8到PB11为上拉输入、GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIOPin8|GPIOPin9|GPIOPin10|GPIOPin11;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;/定义PB12

17、至UPB15为下拉输入.GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIOPin12|GPIOPin13|GPIOPin14|GPIOPin15;/由于上面定义引脚为输出时,已经翻开整个GPIOA勺时钟了,/所以此处不再需要函数RCC_APB2PeriphClockCmd便翻开时钟了.GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);intKEY_Scan(void)/实现矩阵键盘.返回值为,各按键的键值,此键值由用户自己定义.u8KeyVal;/keyV

18、al为最后返回的键值.GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB->ODR&0xf0ff|0x0f00);/先让PB8至UPB11全部输出高.if(GPIOB->IDR&0xf000)=0x0000)/如果PB12至UPB15全为0,贝U没有键按下.此时,返回值为-1.return-1;elseif(GPIOB->IDR&0xf000)=0x0000)/如果延时5ms后,PB12至UPB15又全为0,那么,刚刚引脚的电位变化是抖动产生的.return-1;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB->ODR&0xf0ff|0x01

19、00);/让PB11至UPB8输出二进制的0001.switch(GPIOB->IDR&0xf000)/对PB12到PB15的值进行判断,以输出不同的键值.case0x1000:KeyVal=15;break;case0x2000:KeyVal=11;break;case0x4000:KeyVal=7;break;case0x8000:KeyVal=3;break;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB->ODR&0xf0ff|0x0200);/让PB11至UPB8输出二进制的0.switch(GPIOB->IDR&0xf000)/对PB12至UPB15的值进行判断,以输出不同的键值.case0x1000:KeyVal=14;break;case0x2000:KeyVal=10;break;case0x4000:KeyVal=6;break;case0x8000:KeyVal=2;break;GPIO_Write(GPIOB,(GPIOB->ODR&0xf0ff|0x0400);/让PB11至UPB8输出二进制的1011.switch(GPIOB->IDR&0xf000)/对PB12到PB15的值进行判断,以输出不同的键值.c