按键是单片机系统最常用的输入设备之一；几乎是只要需要交互输入，就必须有键盘。这篇博客实现了一个通用的键盘程序，只要提供一个读取键值的函数(底层键值)，程序将完成消抖、存入队列等一些列处理。同时本程序提供最常用的4*4矩阵键盘的程序，和4个按键的程序。
- 硬件介绍：
本文主要实现了一个键盘的通用框架，可以很方便的改为不同的键盘函数，这里实现了两种按键4个单独按键和4*4行列扫描的键盘。
4个按键的是这样的：四个按键分别一端接地，另一端接上拉电阻后输入单片机的P1.0-P1.3口；这样，按键按下时，单片机接到低电平，松开时单片机输入信号有上拉电阻固定为高电平。
4*4的按键：行输入信号配有桑拉电阻，无按键时默认电平高电平；列扫描信号线直接接到按键列线；读键时，列扫描信号由单片机给出低电平信号(按列逐列扫描)，读取行信号，从而判断具体是哪个按键；电路图大概如下：
图中，IN是键盘的列扫描线，OUT是键盘的输出的行信号线。扫描是也可以按行扫描，这时IN是行扫描线，OUT的按键输出的列信号线。我的程序是按列扫描的（行列扫描原理一样，只是行列进行了交换）。
这里，同时实现了4*4按键的scanf函数的移植，同时，加入了之前实现的液晶的printf函数的移植，搭建了一个可以交互输入输出的完整的一个系统；液晶的printf又加入了函数，实现了退格；可以在输入错误数字的时候退格重新输入。
- 程序实现：
先说一下程序的结构，程序实现了一个循环队列，用来存放已按下的键值，可以保存最新的四个按键，可以防止按键丢失；程序使用的是中断的方式进行按键，每16ms(用的是看门狗的间隔中断)读一次按键，进行判断键值是否有效，有效则放入队列，等待读取。
循环队列的实现:用数组实现，为判断队满，数组的最后一个元素不用于存储键码值：
/**********************宏定义***********************/ #define KeySize 4 //键码值队列 #define Length KeySize+1 //队列数组元素个数 /***************************************************/ /**********************键值队列*********************/ //可KeySize(Length-1)个键码循环队列占用一个元素空间 char Key[Length];
入队函数：入队时，队满则出队一个，以保存最新的四个按键。
void AddKeyCode(char keyCode) { if((rear+1)%Length==front) //队满 { front=(front+1)%Length; //出队一个 } Key[rear] = keyCode; rear=(rear+1)%Length; }
出队函数：出队函数即是读取按键的函数，以供其他需要的地方调用。
char ReadKey() { char temp; //if(rear==front) return '\0'; //无按键 while(rear==front); temp = Key[front]; front=(front+1)%Length; return temp; }
KeyProcess:这个函数即是键盘处理函数，需要被每10ms-20ms的时间调用一次的函数，在这里把它放入了看门狗定时器16ms的中断中;函数流程图和函数内容如下：
void KeyProcess() { static char keyValue = 0xff; //按键标识，键值 static char addedFlag = 0; //加入队列标志 char keyVal = GetKey(); if(keyVal==0xff) //无按键 { keyValue = 0xff; addedFlag = 0; return; } if(keyValue==0xff) //之前状态无按键 { keyValue = keyVal; return; } if(keyValue!=keyVal) //和前次按键不同 { keyValue = keyVal; //保存新按键值 return; } if(addedFlag==1) //已加入队列 { return; } addedFlag = 1; AddKeyCode(KeyCode[keyVal]); }
这个函数完成按键的判断，并和上次的比较，从而判断是否是有效按键，再根据是否已经入队保存，去判断是否要保存，入队列保存按键。
这个函数需要每10ms-20ms中断运行一次：
#pragma vector=WDT_VECTOR __interrupt void WDT_ISR() { KeyProcess(); }
这是430看门狗的间隔定时中断，设置的是每16ms中断一次：
WDTCTL=WDT_ADLY_16; //看门狗内部定时器模式16ms IE1 |= WDTIE; //允许看门狗中断
KeyProcess里调用了GetKey函数，这个函数需要用户提供，以满足特殊的按键需求，这里提供了两个实例：4个按键和4*4矩阵键盘。
4个按键的getkey函数：
char GetKey() { if((P1IN&0X0F)==0x0E) { return 0; } if((P1IN&0X0F)==0x0D) { return 1; } if((P1IN&0X0F)==0x0B) { return 2; } if((P1IN&0X0F)==0x07) { return 3; } return 0xff; }
这里根据每个按键，输出按键原始键值，没有按键则输出0xff；当自己提供getkey函数时，也需要这样，无按键时返回0xff
把对应原始键值翻译成所需键码，用数组KeyCode：
char KeyCode[] = "0123"; /*4个按键时*/
这里把它转化成ASCII码输出，需要的话可以自行更改。
4*4矩阵键盘：getkey：
char GetKey() { P1DIR |= 0XF0; //高四位输出 for(int i=0;i<4;i++) { P1OUT = 0XEF << i; for(int j=0;j<4;j++) { if((P1IN&(0x01<<j))==0) { return (i+4*j); } } } return 0xff; }
这里是按列扫描，可以随意改成其他扫描方式，只要获取原始键值即可，无按键是须返回0xff。
KeyCode，翻译成ASCII码：
char KeyCode[] = "0123456789ABCDEF"
到这里，正常的键盘程序结束，调用时只需加入Key.c，包含Key.h即可使用，先调用KeyInit后，就可以正常的读键了。这里不再细说。
scanf移植：scanf移植时，需要的是ASCII码字符型设备，利用ASCII码输入数据还必须要有回车键，只有这样，才能用scanf输入数据，这里为了输入数据错误时，可以退格修改，按键还有一个退格键。
键盘结构：
1
2
3
退格
4
5
6
保留
7
8
9
保留
保留
0
保留
回车
保留键用字符’\0’,回车’\n’退格’\b’
所以：KeyCode：
char KeyCode[] = "123\b456\000789\0\0000\0\r"; /* 4*4,scanf移植*/
在字符串里，\0后面是数字时，必须用’\000’否则，c语言编译器认为\0和后面的数字组合为一个字符。
scanf的移植，需要实现getchar函数，这里和之前的getchar函数类似，把它放到了Getchar.c文件里，内容如下：
#include <stdio.h> #include "Key.h" #define LINE_LENGTH 20 //行缓冲区大小，决定每行最多输入的字符数 /*标准终端设备中，特殊ASCII码定义，请勿修改*/ #define InBACKSP 0x08 //ASCII <-- (退格键) #define InDELETE 0x7F //ASCII <DEL> (DEL 键) #define InEOL '\r' //ASCII <CR> (回车键) #define InLF '\n' //ASCII <LF> (回车) #define InSKIP '\3' //ASCII control-C #define InEOF '\x1A' //ASCII control-Z #define OutDELETE "\x8 \x8" //VT100 backspace and clear #define OutSKIP "^C\n" //^C and new line #define OutEOF "^Z" //^Z and return EOF int getchar() { static char inBuffer[LINE_LENGTH + 2]; //Where to put chars static char ptr; //Pointer in buffer char c; while(1) { if(inBuffer[ptr]) //如果缓冲区有字符 return (inBuffer[ptr++]); //则逐个返回字符 ptr = 0; //直到发送完毕，缓冲区指针归零 while(1) //缓冲区没有字符，则等待字符输入 { c = ReadKey(); //等待接收一个字符==移植时关键 if(c == InEOF && !ptr) //==EOF== Ctrl+Z { //只有在未入其他字符时才有效 printf(OutEOF); //终端显示EOF符 return EOF; //返回 EOF（-1） } if(c==InDELETE || c==InBACKSP) //==退格或删除键== { if(ptr) //缓冲区有值 { ptr--; //从缓冲区移除一个字符 printf(OutDELETE); //同时显示也删掉一个字符 } } else if(c == InSKIP) //==取消键 Ctrl+C == { printf(OutSKIP); //终端显示跳至下一行 ptr = LINE_LENGTH + 1; //==0 结束符== break; } else if(c == InEOL||c == InLF) //== '\r' 回车=='\n'回车 { putchar(inBuffer[ptr++] = '\n');//终端换行 inBuffer[ptr] = 0; //末尾添加结束符（NULL） ptr = 0; //指针清空 break; } else if(ptr < LINE_LENGTH) //== 正常字符 == { if(c >= ' ') //删除 0x20以下字符 { //存入缓冲区 putchar(inBuffer[ptr++] = c); } } else //缓冲区已满 { putchar('\7'); //== 0x07 蜂鸣符，PC回响一声 } } } }
这里是支持退格等键的详细函数。
如果不需要支持退格，可以简化为：
int getchar() { return ReadKey(); }
要实现scanf调用，还需要设置，详细设置参考：MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植；需要把库设置为CLIB；在Option-general option-library configuration里面。
这样，键盘的scanf移植完成，需要使用时，只需加入对stdio.h文件的包含，然后完成键盘的初始化即可。
- 使用示例：
这里，示例实现的是键盘和液晶的简单交互；键盘输入数据，液晶正常显示；就像c语言调试时键盘和屏幕一样；当然没有那个丰富啦。
液晶的部分，用的是原来实现的程序，在这里，为了支持输入错误时退格，对原来的printf函数加入了退格支持。具体参考：MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植(已经更新)。
项目中接入液晶的c程序文件和printf的程序文件（Lcd12864.c、Printf.c），加入Lcd12864.h的文件包含；初始化液晶后，就可用printf向液晶输出要显示的内容了。
键盘：加入Key.c，包含Key.h，加入Getchar.c，程序中初始化键盘；然后设置所用的lib为CLIB，具体设置见：MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植。之后就可以用键盘和液晶完成和430单片机简单的交互了。
详细参考示例工程和main.c。
#include <msp430x16x.h> #include <stdio.h> #include "Lcd12864.h" #include "Key.h" long a; void main( void ) { // Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; ClkInit(); LcdInit(); KeyInit(); _EINT(); while(1) { printf("请输入数字："); scanf("%ld",&a); printf("输入的数字是：%ld",a); _NOP(); } }
这样，就可以用键盘向单片机输入数据，同时利用液晶可以很容易的知道数据输入的是否有问题。
键盘的程序库就到这里，有什么不足，欢迎讨论。
附件：程序库
作者：给我一杯酒
出处：http://Engin.cnblogs.com/
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