矩阵按键扫描的实现原理

之前做过很多仿真仪表盒，经常遇到盒子上既有大量LED指示灯，又有很多按键的情况，主芯片使用的SiliconLabs的一款单片机，管脚资源有限，如何应对如此多的指示灯和按键呢？当时选用了max7219来实现多个LED灯的控制，而按键则是通过矩阵扫描实现的。

所谓“矩阵扫描”，可以想象成是把几路IO横竖交叉形成网格状，然后把按键放置在网格的交叉点上。这种电路应用很广泛，可以由较少的IO口实现较多的按键控制。比如，6根IO按照3行3列排列，就可以实现接入9个按键；8根IO按照4行4列排列，就可以实现接入16个按键。来看下面这个3*3的矩阵按键原理图：

3*3矩阵按键1

注意，中间那四个行、列交叉地方的线是分离的，并没有短接：
 

3*3矩阵按键2

还要注意的是，我们要给行或列IO加上上拉电阻，以保证它们的默认状态是高电平。

矩阵按键扫描的实现原理是这样的：把属于列的IO口设置为输入状态，这时由于上拉电阻的作用，当按键没有动作时，程序就会读到高电平；这时开始按行进行扫描，先把行1的IO设置为输出状态，然后设置输出为低电平，接着依次读取列IO口的状态，如果有按键被按下，那么列IO口的读入电平就变成低电平，这时就可以根据行和列判断出动作按键的位置了。行1的扫描完成后，把行1的IO置高，然后按照上面步骤依次进行行2和行3的扫描，确认有动作按键的位置就可以了。下面是程序的简单流程图（没有包含去抖等处理）：

简单扫描按键流程图