單片機(jī)液晶屏顯示仿手機(jī)鍵盤按鍵字符

1、武漢理工大學(xué)單片機(jī)應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：電 信 指導(dǎo)教師： 工作單位： 武 題目: 液晶屏顯示仿手機(jī)鍵盤按鍵字符初始條件：（1）Proteus軟件；（2）課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)書：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（3）先修課程：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理，電子設(shè)計(jì)EDA。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）（1）課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 1周；（2）課程設(shè)計(jì)題目：液晶屏顯示仿手機(jī)鍵盤按鍵字符；（3）本課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)要求：按照要求題目進(jìn)行邏輯分析，設(shè)計(jì)出各模塊邏輯功能，編寫C語(yǔ)言程序，上機(jī)調(diào)試、仿真，完成實(shí)物，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；（4）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作

2、規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，并標(biāo)明參考文獻(xiàn)至少5篇；（5）寫出本次課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）。時(shí)間安排：第19周指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄1.課程設(shè)計(jì)原理11.1proteus軟件簡(jiǎn)介11.2proteus功能特點(diǎn)11.3protues軟件資源豐富22.課程設(shè)計(jì)要求23. 設(shè)計(jì)原理及基本元器件介紹33.1 89C51芯片33.2 1602液晶顯示屏33.3矩陣鍵盤44.課程設(shè)計(jì)思路55.程序源代碼及仿真效果55.1鍵盤矩陣掃描程序55.2 1602液晶顯示仿手機(jī)按鍵字符75.3蜂鳴器及定時(shí)器設(shè)置7圖6（b）定時(shí)器流程圖85.4功能鍵處理程序85.4主程

3、序96.仿真及實(shí)物107.心得體會(huì)138.參考文獻(xiàn)14附錄1：矩陣鍵盤掃描程序15附錄2:1602液晶顯示放手機(jī)按鍵字符程序16附錄3：蜂鳴器及定時(shí)器程序17附錄4：功能鍵代碼171.課程設(shè)計(jì)原理1.1proteus軟件簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真

4、正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。1.2proteus功能特點(diǎn)Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動(dòng)或人工布線3SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)1互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)

5、采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。1.3protues軟件資源豐富1Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。2Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生

6、器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。3除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。4Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。2.課程設(shè)計(jì)要求本次的課程設(shè)計(jì)我們做的是1602液晶屏顯示仿手機(jī)鍵盤按鍵字符，它的設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)如下所示。電路仿照手機(jī)鍵盤在每個(gè)按鍵上集成

7、了多個(gè)按鍵字符，可選擇輸入電話號(hào)碼或英文字符，當(dāng)選擇號(hào)碼輸入時(shí)，屏幕顯示“TEL>”，直接按下各按鍵時(shí)，各鍵位對(duì)應(yīng)的數(shù)字字符將顯示在液晶屏上。當(dāng)選擇英文輸入時(shí)，屏幕提示“ENG>”，多數(shù)按鍵上都排有多個(gè)字符，當(dāng)依次按下不同按鍵時(shí)，各按鍵的第一個(gè)英文字符將直接顯示在液晶屏上，在一個(gè)按鍵上連續(xù)按下時(shí)如果時(shí)間間隔小于1.5秒，可循環(huán)選擇該鍵中其他字符，如果同一按鍵按下時(shí)間間隔大于1.5秒，則最近顯示的字符將被確認(rèn)顯示在液晶屏上，如果在某鍵上連續(xù)快速按下（<1.5秒）選擇了某個(gè)字符，當(dāng)快速按下鍵盤中其他的按鍵（<1.5秒）時(shí)，該鍵上最后選擇的字符將被確認(rèn)顯示在液晶屏上。3. 設(shè)

8、計(jì)原理及基本元器件介紹3.1 89C51芯片(1)器件介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。(2)原件引腳圖如圖1所示：圖1 89C51芯片引腳圖3.2 1602液晶

9、顯示屏（1）元件介紹1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字)。（2）引腳圖如圖2所示圖2 1602顯示屏引腳圖3.3矩陣鍵盤本實(shí)驗(yàn)所用鍵盤為仿手機(jī)4×3鍵盤，所以采用的是4×3的矩陣鍵盤，橫向，縱向分別掃

10、描從而可以引出7個(gè)輸入到P1口，矩陣鍵盤采用的復(fù)位按鍵有四個(gè)管腳，分別為A、B、C、D，AB按下導(dǎo)通，CD按下導(dǎo)通，對(duì)角線的管腳按下導(dǎo)通但AC,BD不按下即導(dǎo)通，所以鍵盤的接線接線如圖3所示。圖3 矩陣鍵盤線路連接圖4.課程設(shè)計(jì)思路 本程序綜合了鍵盤矩陣掃描與1602字符液晶屏顯示功能，仿照手機(jī)鍵盤在同一按鍵上集成多個(gè)字符輸入功能時(shí)，其設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于輸入英文字符時(shí)，同鍵時(shí)間間隔小于1.5秒的連按處理，而數(shù)字字符由于每鍵均為第一個(gè)且僅有一個(gè)，因而設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的多。 對(duì)于英文字符輸入，每當(dāng)所輸入字符屬同一按鍵時(shí)，隨即啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，每次計(jì)時(shí)超過(guò)1.5秒時(shí)停止計(jì)時(shí)，主程序中探測(cè)到同一按鍵再次按下時(shí)

11、，代碼判斷兩次連按的時(shí)間間隔是否在1.5秒以內(nèi)，如果在該時(shí)間以內(nèi)則認(rèn)為是循環(huán)選擇同一按鍵上的多個(gè)字符，否則將確認(rèn)輸入最后選擇的字符。主程序在每次確認(rèn)輸入一個(gè)字符后停止定時(shí)器且將計(jì)時(shí)間隔變量tSpan歸零，只有遇到同鍵按下時(shí)才啟動(dòng)定時(shí)器。 定時(shí)器溢出中斷程序控制tSpan變量累加，當(dāng)tSpan累加至50時(shí)，即超過(guò)2.5秒時(shí)禁止溢出中斷，如果此時(shí)不禁止中斷，繼續(xù)使之累加下去，可能使某次連按過(guò)程中一次較長(zhǎng)的暫停使計(jì)時(shí)變量tSpan不斷累加而超過(guò)255后，再次從零開始累加計(jì)時(shí)，本來(lái)是一次較長(zhǎng)的停頓因此將被誤判為一次較短的時(shí)間間隔。 對(duì)于鍵盤掃描程序的相關(guān)細(xì)節(jié)，可參考程序后面所附詳細(xì)注釋仔細(xì)分析研究。5

12、.程序源代碼及仿真效果5.1鍵盤矩陣掃描程序（1） 思路分析：鍵盤采用的是4×3的矩陣鍵盤，采用掃描的方式檢測(cè)是否有鍵以及那個(gè)鍵按下，按行列串行掃描。最后得到結(jié)果。（2） 設(shè)計(jì)框圖如圖4所示：開始橫向掃描是否等于0xFFN縱向掃描是否等于0xFFN無(wú)按鍵按下根據(jù)掃描結(jié)果判斷按鍵結(jié)束圖4 鍵盤矩陣掃描程序設(shè)計(jì)框圖（3） 程序運(yùn)行如附錄1所示。5.2 1602液晶顯示仿手機(jī)按鍵字符（1） 設(shè)計(jì)思路：1602液晶顯示采用查表的方式，首先按照鍵值，先進(jìn)行英文數(shù)字判斷，再按同鍵位內(nèi)部字符索引，輸入緩沖空間。（2） 設(shè)計(jì)框圖如圖5：開始選擇英文/中文輸入按鍵值查找同一案件的內(nèi)部索引同鍵位連續(xù)按鍵

13、的間隔判定輸出鍵值結(jié)束 圖5 按鍵字符顯示框圖（3）程序代碼運(yùn)行如附錄二所示。5.3蜂鳴器及定時(shí)器設(shè)置（1) 設(shè)計(jì)思路：蜂鳴器當(dāng)按鍵按動(dòng)時(shí)發(fā)出聲音，設(shè)定延時(shí)時(shí)，定時(shí)器 定時(shí)器溢出中斷程序控制tSpan變量累加，當(dāng)tSpan累加至50時(shí)，即超過(guò)2.5秒時(shí)禁止溢出中斷，如果此時(shí)不禁止中斷，繼續(xù)使之累加下去，可能使某次連按過(guò)程中一次較長(zhǎng)的暫停使計(jì)時(shí)變量tSpan不斷累加而超過(guò)255后，再次從零開始累加計(jì)時(shí)，本來(lái)是一次較長(zhǎng)的停頓因此將被誤判為一次較短的時(shí)間間隔。開始（2） 設(shè)計(jì)流程如圖6所示：開始設(shè)置延時(shí)50ms有無(wú)鍵按下N將tSpan設(shè)定為50，即2.5msY報(bào)警按鍵間隔大于50？不報(bào)警Y結(jié)束不置零

14、置零 圖6(a)蜂鳴器流程圖結(jié)束圖6（b）定時(shí)器流程圖（3）代碼如附錄三所示。5.4功能鍵處理程序（1） 設(shè)計(jì)思路：設(shè)置及一個(gè)輸入內(nèi)容標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)為一輸入英文，否則為中文。中文英文標(biāo)識(shí)為1？開始（2） 設(shè)計(jì)框圖如圖7：圖7 功能鍵處理框圖（3）設(shè)計(jì)程序鍵附錄四所示5.4主程序（1） 設(shè)計(jì)思路：先設(shè)置輸入方式，然后掃描鍵盤看哪個(gè)按鍵按下，經(jīng)過(guò)延時(shí)查表等操作判定輸入字符，然后通過(guò)液晶輸出。開始（2） 設(shè)計(jì)框圖：有按鍵按下時(shí)英文判定輸入方式及輸入字符輸出結(jié)束圖8 總程序框圖（3）主程序代碼如下所示6.仿真及實(shí)物仿真如圖9所示：圖9（2）實(shí)物如圖10所示：圖10(a)實(shí)物反面圖圖10(b)實(shí)物正面圖7.

15、心得體會(huì)通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)這種簡(jiǎn)單而又實(shí)用的工具有了更深刻的了解，對(duì)于線路的焊接也更加的熟練，相對(duì)于從前，對(duì)于電路的設(shè)計(jì)也更加的熟練，在仿真開始時(shí)，對(duì)于proteus的運(yùn)用十分不熟練，但隨著查閱資料以及詢問同學(xué)后，我慢慢的掌握了軟件的運(yùn)用。在編程時(shí)，遇到了很大的問題，C語(yǔ)言運(yùn)用的不熟練對(duì)于課設(shè)造成了很大的障礙，但在同學(xué)及書記的幫助下，我慢慢的克服了這個(gè)困難，將程序編譯出來(lái)。在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我有很大的收獲，這不僅僅是理論知識(shí)上的完善，而且在自學(xué)能力和動(dòng)手能力上有了新的飛躍，設(shè)計(jì)中，我感覺到自己知識(shí)極度匱乏，上網(wǎng)查閱資料，翻閱各類相關(guān)書籍，完全靠自己設(shè)計(jì)，這讓我的思維邏輯更加清晰。在

16、操作中我基本掌握了proteus的基本知識(shí)，為以后進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)做好了鋪墊。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我的實(shí)踐能力又加強(qiáng)了，對(duì)于綜合性的設(shè)計(jì)以及動(dòng)手課程不再是那么畏懼了。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問題，可以說(shuō)得是困難重重，但任何事情難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我基本上掌握了單片機(jī)的基本運(yùn)用及編程思路，這對(duì)于我的成長(zhǎng)的價(jià)值是非常大的，對(duì)于以后的學(xué)習(xí)也具有莫大的幫助，希望以后能更加努力，將自己的專業(yè)能力提高到更高的高度。8.參考文獻(xiàn)1李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京航空航天出版社，2001.2王東峰等.單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例M.電子工業(yè)出版社，2009.3陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用M