06-CubeMx+Keil+Proteus仿真STM32 - GPIO（五）

Sheepeach 2023-03-28 原文

本文例子参考《STM32单片机开发实例——基于Proteus虚拟仿真与HAL/LL库》
源代码：https://github.com/LanLinnet/STM32F103R6

项目要求

实现矩阵键盘扫描，当按下任意一个按钮时，数码管立即显示当前按下按钮对应键值。

硬件设计

在第一节的基础上，在Proteus中添加电路如下图所示，其中我们添加了一个排阻RX8、一个1位共阳极数码管7SEG-MPX1-CA、一组由按钮BUTTON构成的矩阵键盘。

判断究竟是那个按键被按下了，有很多方法：逐行扫描、逐列扫描和行列反转扫描等。我们在此处使用行扫描法。
根据电路图，我们将4X4矩阵式键盘行连接至PB0-PB3，列连接到PB4-PB7，行扫描法的步骤如下：
（1）初始化，所有键盘行线均输出高电平；
（2）键盘行线PB0-PB3依次输出低电平，当某个按键被按下，其相应的列线也输出低电平，通过读取PB4-PB7的值可知是哪一列被按下；
（3）回到第（2）步，继续循环检测。
打开CubeMX，按照建立工程，配置PC0-PC7、PB0-PB3引脚为GPIO_Output，PB4-PB7为GPIO_Input。
点击“Project Manager”--“Advanced Settings”，将GPIO的库改为LL库（我们后面需要用到LL库中的函数），点击“Generator Code”生成Keil工程。

软件编写

本次我们需要实现7段共阳极数码管，其段表如下所示：

0xc0，//0
0xf9，//1
0xa4，//2
0xb0，//3
0x99，//4
0x92，//5
0x82，//6
0xf8，//7
0x80，//8
0x90，//9
0x88，//A
0x83，//B
0xc6，//C
0xa1，//D
0x86，//E
0x8e, //F
0x00, //全亮
0xff  //熄灭

点击“Open Project”在Keil中打开工程，双击“main.c”文件。
本次仿真我们用到写端口输出函数LL_GPIO_WriteOutputPort()，其官方文档API介绍如下图所示。

还用到了读端口输入函数LL_GPIO_ReadInputPort()，其官方文档API介绍如下图所示。

我们需要通过查表的方式读取数码管的段码，所以我们先在函数的最开始设置一个数组存放数码管的段码。

/* USER CODE BEGIN PV */
const uint8_t SegmentCodes[]=
{
0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99,
0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90,
0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e
};
/* USER CODE END PV */

通过循环的方式，我们依次将行线设置为低电平，并根据列线的电平状态，计算键值KeyValue，并通过键值读取数码管段码数组中的值。
所以我们先在main函数的最开始定义循环变量、键值和PB端口读取的值。

/* USER CODE BEGIN 1 */
int8_t i;  //循环变量
uint8_t KeyValue = 0x10;  //按下的按键
uint8_t ReadPB;  //读取PB端口的值
/* USER CODE END 1 */

在初始化过程中我们还要先将数码管设置为全灭状态，代码如下

/* USER CODE BEGIN 2 */
LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xff);  //初始化数码管（全灭）
/* USER CODE END 2 */

最后，我们在while循环中添加下面的代码

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  for(i=0;i<4;i++)
  {
    LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB,(0xfe<<i)|(0xfe>>(8-i)));  //PB0-PB3连接按键行，依次变为低电平
    ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);  //读取PB端口的值
    if((ReadPB & 0xf0)!=0xf0)  
    {
      HAL_Delay(20);  //消抖
      ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);
      if((ReadPB & 0xf0)!=0xf0)  //与0xf0按位与，看哪一列为低电平
      {
        switch(ReadPB & 0xf0)   //计算键值
        {
          case 0xe0: KeyValue = 4*i; break;    //第i行第0列
          case 0xd0: KeyValue = 4*i+1; break;  //第i行第1列
          case 0xb0: KeyValue = 4*i+2; break;  //第i行第2列
          case 0x70: KeyValue = 4*i+3; break;  //第i行第3列
          default:;
        }
      }
      do
        ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);
      while((ReadPB & 0xf0)!=0xf0);
      HAL_Delay(20);
    }
  }
  if(KeyValue>=0 && KeyValue<=0xf)   //当键值介于0~15之间时输出到数码管
    LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC,SegmentCodes[KeyValue]);
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */

联合调试

点击运行，生成HEX文件。
在Proteus中加载相应HEX文件，点击运行，当按下按键时，数码管会显示对应的键值。

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