4X4掃描式矩陣鍵盤課程設計

電子與信息與工程學院課程設計電子與信息與工程學院課程設計---第一章：系統(tǒng)功能要求 4*4矩陣式鍵盤系統(tǒng)概述 本設計任務和主要內(nèi)容 第二章：方案論證 第三章：系統(tǒng)硬件電路的設計 單片機控制系統(tǒng)原理 原理圖繪制說明 畫出流程圖 原理圖繪制 第四章：系統(tǒng)程序的設計 程序的編寫步驟 編寫的源程序 第五章：調(diào)試及性能分析 第六章：心得體會 參考文獻 第一章：系統(tǒng)功能要求4*4矩陣式鍵盤系統(tǒng)概述AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進行動態(tài)掃描，當有按鍵盤的鍵時，可將相應按鍵值（0~F）實時顯示在數(shù)碼管上。由p1.0—p1.3（歹弱和p1.4—p1.7（行）組成4*4矩陣鍵盤，p0口接LEDB態(tài)顯示電路。由于p0口內(nèi)部無上拉電阻，因此必須外部接上上拉電阻，其值的選擇可以根據(jù)LEDR碼管發(fā)光電流及其亮度來決定。通過編寫4*4鍵盤的驅(qū)動程序，當有鍵盤按下時，能夠在數(shù)碼管顯示器與按鍵的鍵值對應的數(shù)字。最常見鍵盤布局如下圖1.1所示。一般由16個按鍵組成，在單片機中正好可以用一個p口實現(xiàn)16個按鍵功能，這也是單片機系統(tǒng)中最常見的形式，本設計就采用這個鍵盤模式33?HF2-A--E一1二59D一。二48c一圖1.1本設計任務和主要內(nèi)容本論文主要研究單片機控制的鍵盤識別顯示系統(tǒng)，分別對按鍵信息和顯示電路以及軟、硬件各個部分進行研究。主要內(nèi)容如下：根據(jù)矩陣式鍵盤的特點，進行鍵盤控制系統(tǒng)的整體研究與設計；熟練掌握protues軟件的使用，并能夠按要求對設計的電路進行仿真，實現(xiàn)相應的功能；LED實時顯示按鍵的信息；采用軟件編程的方法實現(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。第二章：方案論證用proteus仿真軟件進行仿真按照設計任務在proteus7professional 中繪制電路原理圖。根據(jù)設計任務的要求編寫程序，畫出程序流程圖，并在proteus下進行仿真,實現(xiàn)相應功能。以AT89C51為核心，設計系統(tǒng)硬件電路，并根據(jù)所設計的電路制作實物。第三章：系統(tǒng)硬件電路的設計原理圖繪制說明用AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進行動態(tài)掃描，當按鍵盤的鍵時，可以將相應的按鍵值（0~F）實時顯示在數(shù)碼管上。4*4矩陣鍵盤是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線，在行線和列線的交叉點上設置一個按鍵，每個按鍵有它的行值和列值。在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機的P1.0—P1.7端口通過8聯(lián)撥動撥碼開關(guān)連接到“4X4行列式鍵盤”區(qū)域的相應端口上。在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機的P0.0-P0.7端口連接到“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任何一個a—g端口上；要求：P0.0對應著a,P0.1對應著b,,P0.6對應著go畫出流程圖流程開始先對第一列進行掃描，如果沒有按鍵，再對第二列、第三列、第四列分別進行掃描，如果沒有返回到開始；如果第一列有按鍵，分別對第一行、第二行、第三行、第四行進行掃描，若有按鍵按下分別顯示0、1、2、3;第二列、第三列、第四列類似第一列，分別對第一行、第二行、第三行、第四行進行掃描，有按鍵相應的顯示出數(shù)值。判斷有無按鍵按下的方法是：第一步，置列線P1.4—P1.7為輸入狀態(tài)，從行線P1.0—P1.3輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線P1.4-P1.7讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應行線上有按鍵按下。綜合一二兩步的結(jié)果，可以確定按鍵的編號。但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此必須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按鍵一次，有可能會連續(xù)多次進行同樣的操作。

流程圖如下:圖3.1原理圖繪制打開protrus仿真軟件，進入主界面，然后新建一個圖紙文件，軟件默認為A4紙張，符合我們的要求，所以不需要修改。開始繪圖，點擊按鈕P,彈出選擇添加的器件框圖，在Keywords里直接輸入所需器件的名稱或者在Category的下面各個選項里一次查找所需的器件名稱，然后點擊ok將所需器件添加進去。

依次添加AT89C5TE片，共陽極的7段數(shù)碼管，16個按鍵，8個電阻R0~R7一個晶片，3個電容，地及電源。按照設計的要求正確的連接電路，連接時注意管腳的分配及 AT89C51的工作原理。對連接好的電路圖進行仿真，如果有錯誤要先按下暫停，然后對電路進一步的調(diào)整與修改，再進行仿真，保存原理圖文件。用protrus仿真軟件所畫的仿真圖如下：圖3.2仿真原理圖第四章：系統(tǒng)程序的設計程序的編寫步驟判斷是否有鍵按下；識別被按下的鍵；查數(shù)碼顯示編碼表；編寫的源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar// 數(shù)據(jù)類型的宏定義#defineuintunsignedint//數(shù)據(jù)類型的宏定義sbitP07=P2A1;Unsigned;chartcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xBF};//共陽數(shù)碼管顯示字型碼數(shù)組 10111111"-"voiddelay1ms(uinti){ucharj;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基準延時程序{；}}}voiddisplay(unsignedchari){P07=1; //選通最有端的數(shù)碼管顯示P0=~table[i];//顯示i參數(shù)傳來的字型碼}voidmain(void){unsignedchartemp;display(16);〃 初始顯示"-"while(1){//P1=0xff;〃先向P1口寫1;端口讀狀態(tài)P1=0xf0;temp=P1;if(temp!=0xf0){delay1ms(15);if(temp!=0xf0){P1=0xfe;temp=P1;switch(temp){case(0xee):display(0);break;case(0xde):display(4);break;case(0xbe):display(8);break;case(0x7e):display(12);break;}P1=0xfd;temp=P1;switch(temp){case(0xed):display(1);break;case(0xdd):display(5);break;case(0xbd):display(9);break;case(0x7d):display(13);break;P1=0xfb;temp=P1;switch(temp){case(0xeb):display(2);break;case(0xdb):display(6);break;case(0xbb):display(10);break;case(0x7b):display(14);break;}P1=0x億temp=P1;switch(temp){case(0xe7):display(3);break;case(0xd7):display⑺;break;case(0xb7):display(11);break;case(0x77):display(15);break;}}}}}一工：亡ZEI—LiriW*l.-卜?一工：亡ZEI—LiriW*l.-卜?iUkt,I--TE-rr*EiLA第五章：調(diào)試及性能分析仿真結(jié)果：將此程序在匯編器中生成的“.hex”文件，導入AT89C5TE片中，用鼠標右鍵點擊AT89C51然后點鼠標左鍵，彈出編輯元件的框圖，在programfile里添加.hex文件，再點OK點擊“開始”按鍵，進行仿真，點擊右邊4*4按鍵，則數(shù)碼管顯示0~F,仿真結(jié)果符合實驗要求，仿真結(jié)果如下圖所示：RHETliQrafai■H丁?I：ra<'Ai-國1，…BanP2WLP7WFW.U2MjieijiPlXAifl4口阿SJF-rasn,FJ.iFU圖5.1仿真結(jié)果顯示圖（圖中顯示4）系統(tǒng)實現(xiàn)的功能基本功能：通過鍵盤輸入，在數(shù)碼管上顯示相應的數(shù)值；功能優(yōu)勢：鍵盤輸入，單片機控制，數(shù)碼管顯示，在數(shù)碼管連接方面克服了共陽極數(shù)碼管顯示不清晰的困難。第六章：心得體會課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過本次電子線路設計，我不僅加深了對單片機理論知識的理解，學會了學以致用的重要性；而且還學會了如何去加強鍛煉創(chuàng)新精神，同時也提高了自身的動手能力，讓我深刻的意識到理論與實際結(jié)合的重要性。電子線路的學習對于我們專業(yè)來說非常的重要，通過本次設計也讓我更加清晰了對專業(yè)的了解，理論知識再豐富，沒有實際的操作經(jīng)驗也是不行的；本次設計也運用到了proteus仿真軟件，由于之前沒有學過該仿真軟件，所以在操作的過程中遇到了很多困難，但慶幸的是通過不斷的學習，對proteus軟件也有了很大的了解，也學會了一些簡單的操作，所以也讓我意識到，如果你想學好，通過自己的努力就一定會學好?；仡櫰鸫苏n程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說