实验目的
使用51单片机的矩阵键盘模块以及led1602显示屏，实现模拟密码锁。
实验现象
当程序烧录到单片机中后，led1602屏幕会显示文字。
第一行会显示单词“PASSWORD”，第二行显示4个0，表示我们要写入的四位密码，每位默认为0。
矩阵键盘前两行与第三行的前两个分别代表输入1-9与0，第三行第三个按钮表示删除，第三行第四个按钮表示确认。
依次按下第一行的前三个按钮后，屏幕显示输入“0123”。
按下确认键后，若输入的密码就是设置的密码（这里是0123），显示“SUCCESS”字样，如下图：
反之，当输入的密码错误的时候，显示“FAIL”字样，并在5秒后回到输入密码界面，如下图：
当按下删除键时，删除最近输入的值，例如当前输入内容是“1234”，那么在按下删除键后将显示“0123”，如下图：
除了上述功能，当已经输入了四位数的时候，单片机将不再继续接受数据；当单片机数据为四个0的时候，按下删除键后单片机将不再继续删除数字。
硬件
本实验使用到4*4矩阵键盘，其内部结构图如下：
我们可以将独立按键的原理应用到矩阵键盘上。当独立按键被按下后，若有一端接地，那么另一端也将被置于低电平。矩阵键盘同理，当键盘上某个按键被按下后，如果它有一端为低电平（相当于接地），那么另一端也会被置0。
由此可见，想要找到被按下的那个按钮，如要对每个按钮进行如下操作：“先将按钮的一端置低电平，再监测按钮的另一端是否也为低电平。如果是，那么被按下的就是这个按钮”。
由上图可知，矩阵键盘16个按钮用8根线串在一起，每一行的按钮或者每一列的按钮用一根线连在一起，大大降低了GPIO口占用。P10到P13分别将第四列到第一列的按钮绑在一起，P14到P17分别将第四行到第一行的按钮绑在一起。
查找被按下的按钮时，可以按以下方式查找：
-
将P1口全部置高电平
-
将第i列的GPIO口置低电平（开始时i等于1，GPIO口就是P13）
-
依次检查第一行到第四行的GPIO口电平情况（P17到P14），有低电平的话就是这个按钮被按下
-
扫描完这一列，没有低电平，说明这一列没有被按下的，i+1后执行第二步
-
如果扫描四列都没有，说明没有按下的按钮。
程序
首先这个程序要在跑起来后，不断地对键盘进行扫描，如果扫描到了被按下的按钮，就执行对应的操作。
因此应当有一个带有返回值的函数，这个函数用于返回被按下的按钮编号。主函数中循环执行这个函数，直到返回按钮的数值：
unsigned short scan();//扫描键盘，有按钮被按下就返回编号，否则返回0
int main(){
unsigned short res = 0;
while(1){
res = scan();
if(res != 0){
//扫描到被按下的按钮，执行对应操作
}
}
}
扫描函数
上面的scan()函数就是执行扫描键盘的函数。在scan中，要实现对四列的扫描，要先初始化P1，再将要扫描的那一列的GPIO口置0，再看每一行的电平。
由于要扫描四列，因此我写了四个函数，在scan中依次执行这四个函数，并返回数值。
unsigned short scanColumn1();
unsigned short scanColumn2();
unsigned short scanColumn3();
unsigned short scanColumn4();
unsigned short scan(){
unsigned short res = 0;
res = scanColumn1();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn2();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn3();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn4();
if (res != 0) return res;
return 0;
}
unsigned short scanColumn1(){
P1 = 0xff;//初始化P1口
P1_3 = 0;//第一列GPIO口置低电平
if (P1_7==0){//第一行有没有变成0
delay(20);//消抖
while(P1_7==0);
delay(20);
return 1;//返回按钮编号
}
else if (P1_6==0){//第二行有没有变成0
delay(20);
while(P1_6==0);
delay(20);
return 5;
}
else if (P1_5==0){//第三行有没有变成0
delay(20);
while(P1_5==0);
delay(20);
return 9;
}
else if (P1_4==0){//第四行有没有变成0
delay(20);
while(P1_4==0);
delay(20);
return 13;
}
return 0;
}
扫描第2-4列的函数与上面扫描第一行的大体相同，只是GPIO口与返回编号不一样而已。
主函数
上面写道当返回值不为0时，执行对应操作。现在返回值与操作的关系如下：
| 返回值 | 操作 |
|---|---|
| 0,13,14,15,16 | 无 |
| 1 | 输入1 |
| 2 | 输入2 |
| 3 | 输入3 |
| 4 | 输入4 |
| 5 | 输入5 |
| 6 | 输入6 |
| 7 | 输入7 |
| 8 | 输入8 |
| 9 | 输入9 |
| 10 | 输入0 |
| 11 | 输入删除 |
| 12 | 确认 |
我们要使用一个初始值为0的变量表示当前输入的密码，当接收到输入0-9的指令时，将这个变量乘以10在加上0-9。
例如最开始是0000，按下1后，0*10+1=1，led显示0001；当按下删除时，将这个变量除以10，由于c语言整形做除法舍去小数点，因此可实现删除最近输入的效果：1234，按下删除后1234/10=123，显示0123。
除了要有一个变量表示密码，还要有一个初始值为0的变量表示已输入长度，每输入一位密码，这个变量值加1，当值为4时不再继续接受新的密码数字，当值为0是不支持删除操作。
当按下12时，做一个简单的if-else判断，判断密码变量的值是否等于0-9999中的值（代码中设置），是的话打印SUCCESS，不是的话先打印FAIL，停滞几秒后程序打印刚刚输入的密码，等待重新输入。
代码
lcd1602显示屏的代码是我在b站找到的现成代码，不是我自己写的，就不放出了，只知道是在lcd1602显示屏上打印变量的值即可。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-779865.html
main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "matrixKeyboard.h"
#include "Delay.h"
void main(){
unsigned short _code,_len,a;//code属于keil关键字，不可用code当变量名！
_code = 0;//密码变量
_len = 0;//长度变量
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"PASSSWORD");
LCD_ShowNum(2,1,_code,4);
while(1){
a = scan();//循环扫描，取编号
if (a>0&&a<=10){//按下输入0-9，且已输入密码长度小于4
if (_len<4){
if (a == 10) a = 0;
_len++;
_code = _code * 10+a;
LCD_ShowNum(2,1,_code,4);
}
}
else if(a == 11){//按下删除且当前密码长度大于0
if (_len>0){
_len--;
_code = _code / 10;
LCD_ShowNum(2,1,_code,4);
}
}
else if(a == 12){//确认
if (_code == 123) LCD_ShowString(2,1,"SUCCESS");//密码正确，这里是123
else{//密码错误
LCD_ShowString(2,1,"FAIL");//错误信息，延时后打印刚刚输入的密码
delay(5000);
LCD_ShowString(2,1," ");
LCD_ShowNum(2,1,_code,4);
}
}
}
}
matrixKeyboard.h
#ifndef __MATRIXKEYBOARD_H__
#define __MATRIXKEYBOARD_H__
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
unsigned short scanColumn1();
unsigned short scanColumn2();
unsigned short scanColumn3();
unsigned short scanColumn4();
unsigned short scan();
#endif
matrixKeyboard.c
#include "matrixKeyboard.h"
unsigned short scanColumn1(){
P1 = 0xff;//P1初始化
P1_3 = 0;//相应列的GPIO置低电平
if (P1_7==0){//看哪个是低电平
delay(20);
while(P1_7==0);
delay(20);
return 1;
}
else if (P1_6==0){
delay(20);
while(P1_6==0);
delay(20);
return 5;
}
else if (P1_5==0){
delay(20);
while(P1_5==0);
delay(20);
return 9;
}
else if (P1_4==0){
delay(20);
while(P1_4==0);
delay(20);
return 13;
}
return 0;
}
unsigned short scanColumn2(){
P1 = 0xff;
P1_2 = 0;
if (P1_7==0){
delay(20);
while(P1_7==0);
delay(20);
return 2;
}
else if (P1_6==0){
delay(20);
while(P1_6==0);
delay(20);
return 6;
}
else if (P1_5==0){
delay(20);
while(P1_5==0);
delay(20);
return 10;
}
else if (P1_4==0){
delay(20);
while(P1_4==0);
delay(20);
return 14;
}
return 0;
}
unsigned short scanColumn3(){
P1 = 0xff;
P1_1 = 0;
if (P1_7==0){
delay(20);
while(P1_7==0);
delay(20);
return 3;
}
else if (P1_6==0){
delay(20);
while(P1_6==0);
delay(20);
return 7;
}
else if (P1_5==0){
delay(20);
while(P1_5==0);
delay(20);
return 11;
}
else if (P1_4==0){
delay(20);
while(P1_4==0);
delay(20);
return 15;
}
return 0;
}
unsigned short scanColumn4(){
P1 = 0xff;
P1_0 = 0;
if (P1_7==0){
delay(20);
while(P1_7==0);
delay(20);
return 4;
}
else if (P1_6==0){
delay(20);
while(P1_6==0);
delay(20);
return 8;
}
else if (P1_5==0){
delay(20);
while(P1_5==0);
delay(20);
return 12;
}
else if (P1_4==0){
delay(20);
while(P1_4==0);
delay(20);
return 16;
}
return 0;
}
unsigned short scan(){
unsigned short res = 0;
res = scanColumn1();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn2();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn3();
if (res != 0) return res;
res = scanColumn4();
if (res != 0) return res;
return 0;
}
Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
#include "intrins.h"
void delay(int ms);
#endif
Delay.c
#include "Delay.h"
void Delay(int ms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(ms--){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
其他
"code"属于keil关键字，不可取做变量名。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-779865.html
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