單片機(jī)課程設(shè)計(jì)4X4矩陣鍵盤顯示

1、 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書題目液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號(hào)程序設(shè)計(jì)系(部)電子與通信工程系專業(yè)(班級(jí))電氣1班姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 起止日期2014.5.192014.5.30單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號(hào)程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）課題內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號(hào)程序功能要求：用AT89S52 單片機(jī)并行口P1 接4*4 矩陣鍵盤，以P1.0、P1.3 作輸入線；以P1.4、P1.7 作輸出線，按下任意鍵，都會(huì)在在LCD12864 的第一行上顯示每個(gè)按鍵的0F 序號(hào)，同時(shí)12864 的第二行顯示本行姓名、班級(jí)，第三行顯示本人

2、學(xué)號(hào)。 （2）要求： 完成該系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，在proteus軟件上仿真通過，提交一份課程設(shè)計(jì)說明書。計(jì)工作量1、匯編或C51語言程序設(shè)計(jì)；2、程序調(diào)試，在Proteus上進(jìn)行仿真；3、提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說明書，包括封面，中文摘要，目錄，正文（正文主要包括：設(shè)計(jì)原理、程序設(shè)計(jì)、程序分析、仿真分析、調(diào)試過程，調(diào)試結(jié)果等部分），參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期（或時(shí)間量）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料，C51介紹第二天設(shè)計(jì)方案論證，練習(xí)編寫C51程序第三天第六天程序設(shè)計(jì)第六天第八天 程序調(diào)試、仿真第九天第十天系統(tǒng)測試并編寫設(shè)計(jì)說明書教研室意見年 月 日系（

3、部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見年 月 日 目錄前 言5一、課程設(shè)計(jì)目的6二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及原理62.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理62.2陣鍵盤識(shí)別顯示系統(tǒng)概述62.3鍵盤電路72.4 12864顯示器82.5整體電路圖92.6仿真結(jié)果9三、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)10四、實(shí)驗(yàn)程序10參考文獻(xiàn)18前 言單片機(jī)，全稱單片微型計(jì)算機(jī)（英語：Single-Chip Microcomputer），又稱微控制器（Microcontroller），是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器（Timer/Counter）、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）

4、和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲(chǔ)量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。由于其發(fā)展非常迅速，舊的單片機(jī)的定義已不能滿足，所以在很多應(yīng)用場合被稱為范圍更廣的微控制器；從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品中都含有單片機(jī)。 汽車上一般配備40多片單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機(jī)在同時(shí)工作!單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算機(jī)的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。液晶顯示器（英語：Liquid

5、 Crystal Display，縮寫：LCD）為平面薄型的顯示設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。英國科學(xué)家在上世紀(jì)制造了第一塊液晶顯示器即LCD。而第一臺(tái)可操作的LCD基于動(dòng)態(tài)散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，是RCA公司喬治·海爾曼帶領(lǐng)的小組開發(fā)的。LED點(diǎn)陣屏通過LED(發(fā)光二極管）組成，以燈珠亮滅來顯示文字、圖片、動(dòng)畫、視頻等，是各部分組件都模塊化的顯示器件，通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)

6、及電源系統(tǒng)組成。LED點(diǎn)陣顯示屏制作簡單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場合，如汽車報(bào)站器、廣告屏以及公告牌等。矩陣鍵盤是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組.。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖1所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。一、課

7、程設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì)，用AT89S52單片機(jī)并行口P1接4*4矩陣鍵盤，以P1.0、P1.3作為輸入線，以P1.4、P1.7作為輸出線，在LCD12864上的第一行顯示每個(gè)按鍵的0F序號(hào)，同時(shí)12864的第二行顯示本人姓名、班級(jí)，第三行顯示本人學(xué)號(hào)。主要內(nèi)容如下：1.矩陣式鍵盤的特點(diǎn)，進(jìn)行鍵盤控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)；2.ED實(shí)時(shí)顯示按鍵信息；3.軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及原理2.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理 2.2陣鍵盤識(shí)別顯示系統(tǒng)概述矩陣式鍵盤模式以N個(gè)端口連接控制N*N個(gè)按鍵，實(shí)時(shí)在LED數(shù)碼管上顯示按鍵信息。顯示按鍵信息，既降低了成本，

8、又提高了精確度，省下了很多的I/O端口為他用，相反，獨(dú)立式按鍵雖編程簡單，但占用I/O口資源較多，不適合在按鍵較多的場合應(yīng)用。并且在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母、符號(hào)等操作功能，如電子密碼鎖、電話機(jī)鍵盤、計(jì)算器按鍵等，至少都需要12到16個(gè)按鍵，在這種情況下如果用獨(dú)立式按鍵的話，顯然太浪費(fèi)I/O端口資源，為了解決這一問題，我們使用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤簡介：矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為N*N個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。最常見的鍵盤布局

9、如圖1-1所示。一般由16個(gè)按鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè)P口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這也是在單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計(jì)就采用這個(gè)鍵盤模式。圖1 鍵盤布局2.3鍵盤電路 AT89C51單片機(jī)的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0P1.3作輸入線，以P1.4P1.7作輸出線；P1口輸出按鍵信息，在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0F”序號(hào)。實(shí)際電路圖連接如圖2所示。圖2 矩陣式鍵盤電路2.4 12864顯示器12864點(diǎn)陣液晶顯示模塊（LCM）就是由128*64個(gè)液晶顯示點(diǎn)組成的一個(gè)128列*64行的陣列。每個(gè)顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)一位二進(jìn)制數(shù)，1表示亮，0表示滅。存儲(chǔ)這些點(diǎn)陣信息的RAM稱為顯示

10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。要顯示某個(gè)圖形或漢字就是將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。圖形或漢字的點(diǎn)陣信息由自己設(shè)計(jì)，問題的關(guān)鍵就是顯示點(diǎn)在液晶屏上的位置（行和列）與其在存儲(chǔ)器中的地址之間的關(guān)系。由于多數(shù)液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)電路是由一片行驅(qū)動(dòng)器和兩片列驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，所以12864液晶屏實(shí)際上是由左右兩塊獨(dú)立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一個(gè)512*8 bits顯示數(shù)據(jù)RAM。左右半屏驅(qū)動(dòng)電路及存儲(chǔ)器分別由片選信號(hào)CS1和CS2選擇。顯示點(diǎn)在64*64液晶屏上的位置由行號(hào)（line,063）與列號(hào)（column,063）確定。512*8 bits RAM中某個(gè)存儲(chǔ)單元的地址由頁地址（Xpage,07）和

11、列地址（Yaddress,063）確定。每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)8個(gè)液晶點(diǎn)的顯示信息。為了使液晶點(diǎn)位置信息與存儲(chǔ)地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系更直觀關(guān)，將64*64液晶屏從上至下8等分為8個(gè)顯示塊，每塊包括8行*64列個(gè)點(diǎn)陣。每列中的8行點(diǎn)陣信息構(gòu)成一個(gè)8bits二進(jìn)制數(shù)，存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)單元中。（注意：二進(jìn)制的高低有效位順序與行號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系因不同商家而不同）存放一個(gè)顯示塊的RAM區(qū)稱為存儲(chǔ)頁。即64*64液晶屏的點(diǎn)陣信息存儲(chǔ)在8個(gè)存儲(chǔ)頁中，每頁64個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一列(8行)點(diǎn)陣信息。因此存儲(chǔ)單元地址包括頁地址（Xpage,07）和列地址（Yaddress,063）。例如點(diǎn)亮128*64的屏中（20，30）位置上的

12、液晶點(diǎn)，因列地址30小于64，該點(diǎn)在左半屏第29列，所以CS1有效；行地址20除以8取整得2，取余得4，該點(diǎn)在RAM中頁地址為2，在字節(jié)中的序號(hào)為4；所以將二進(jìn)制數(shù)據(jù)00010000（也可能是00001000，高低順序取決于制造商）寫入Xpage=2，Yaddress=29的存儲(chǔ)單元中即點(diǎn)亮（20，30）上的液晶點(diǎn)。2.5整體電路圖 圖3 液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號(hào)整體電路2.6仿真結(jié)果 以下是通過preteus仿真后得到的部分結(jié)果截圖 圖4 仿真結(jié)果圖 三、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì) 通過為期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)的理解，而且鍛煉了我們的動(dòng)手能力以及創(chuàng)新精神，讓我意思到理論和

13、實(shí)踐結(jié)合的重要性。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(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，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)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。而且要對(duì)自己有耐心和信心，這樣就可以從中找到問題，并且解決問題。把理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使得我的能力得

14、到了鍛煉，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)得到豐富。這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到許多課堂學(xué)不到的東西，獨(dú)立思考解決問題的能力，出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)及時(shí)應(yīng)變的能力，而且通過和同學(xué)的交流和合作，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)精神，給了大家一起學(xué)習(xí)，一起享受學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓大家都受益匪淺，為以后不管遇到什么問題都能很好的處理打下了良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)也運(yùn)用到了proteus以及KEIL軟件，通過實(shí)際的操作和不斷地學(xué)習(xí)，加深了對(duì)這兩個(gè)軟件的了解，也學(xué)到了許多更加復(fù)雜的操作和用法，雖然全英文的界面對(duì)我這樣英語不太好的人來說是挺麻煩的，但是只要肯努力，終究還是能夠?qū)W好的。這次設(shè)計(jì)過程中。遇到了許多困難，也很感謝老師和同學(xué)的悉心幫助，使得我能順利完成這次課程設(shè)計(jì)。 四、

15、實(shí)驗(yàn)程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbit E=P30;sbit RW=P31;sbit DI=P32;sbit CS2=P33;sbit CS1=P34;#define uchar unsigned charunsigned char cons,cont;uchar code l=0x00,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0xF0,0x10,0x11,0x16,0xD0,0x10,0x10,0x00,0x80,0x40,0x20,0x18,0x06,0x41,0x20,0x1

16、0,0x3F,0x44,0x42,0x41,0x40,0x40,0x78,c=0x00,0x24,0x24,0xA4,0xFE,0x23,0x22,0x00,0x3E,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x3E,0x00,0x00,0x08,0x06,0x01,0xFF,0x01,0x06,0x40,0x49,0x49,0x49,0x7F,0x49,0x49,0x49,0x41,dian=0x00,0x00,0xF8,0x88,0x88,0x88,0x88,0xFF,0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0

17、x08,0x08,0x08,0x08,0x7F,0x88,0x88,0x88,0x88,0x9F,0x80,0xF0,0x00,qi=0x20,0x10,0x4C,0x47,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0xD4,0x04,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x30,0x40,0xF0,0x00,ban=0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0xF8,0x00,0xFF,0x00,0x84,0x84,0xFC,0x84

18、,0x84,0x00,0x10,0x30,0x1F,0x08,0x88,0x42,0x21,0x18,0x07,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00;uchar code shuzi1632=0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"0",0*/ 0x00,0x

19、10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"1",1*/ 0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,0x00,

20、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"2",2*/ 0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"3",3*/ 0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

21、,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"4",4*/ 0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"5",5*/ 0x

22、00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"6",6*/ 0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,

23、0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"7",7*/ 0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"8",8*/ 0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

24、,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"9",9*/ 0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x19,0x24,0x22,0x22,0x22,0x3F,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"a",0*

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