單片機課程設(shè)計論文鍵盤按鍵識別及LED數(shù)碼顯示

1、單片機課程設(shè)計論文設(shè)計題目：鍵盤按鍵識別及l(fā)ed數(shù)碼顯示系 院：信息工程學(xué)院專 業(yè)：09計算機應(yīng)用技術(shù)姓 名：xxx學(xué) 號：2009010220指導(dǎo)老師：xxx目錄第1節(jié) 課程設(shè)計任務(wù)書3第2節(jié) 引言52.1 4*4矩陣式鍵盤系統(tǒng)概述52.2 本設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容6第3節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計7 3.1 單片機控制系統(tǒng)原理73.2 單片機主機系統(tǒng)電路7 3.3 矩陣式鍵盤電路8 3.4 譯碼顯示電路8第4節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計11第5節(jié) 課程設(shè)計心得體會 16 參考文獻16第一節(jié) 課程設(shè)計任務(wù)書南 昌 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書1、 一、課程設(shè)計(論文)題目：鍵盤按鍵識別及l(fā)ed數(shù)碼顯示

2、二、課程設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：利用實驗箱上的鍵盤，編寫鍵盤掃描程序。1 編寫鍵盤掃描程序，識別按鍵2 對識別的按鍵賦予一定的定義，在led數(shù)碼管上顯示要求：1 畫出邏輯硬件圖2 畫出程序流程圖，設(shè)計出程序并通過檢查。三、課 程 設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：6.13-6.17查閱資料，畫出邏輯圖及流程圖6.20-6.24 軟件編制、調(diào)試、完成課程設(shè)計四、主 要參考資料： 1. 嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實踐 王宜懷 清華大學(xué)出版社 2 郁文工作室,嵌入式c語言程序設(shè)計使用mcs51m.北京:人民郵電出版社，2006 信息工程學(xué)院 系 09計算機應(yīng)用技術(shù) 專業(yè) 1 班學(xué)生：

3、xxx 日期： 自 2011 年 6 月 13 日至 2011 年 6 月 24 日指導(dǎo)教師： xxx 助理指導(dǎo)教師(并指出所負責(zé)的部分)：教研室： 教研室主任： 第二節(jié) 引言引言矩陣式鍵盤乃是當(dāng)今使用最為廣泛的鍵盤模式，該系統(tǒng)以n個端口連接控制n*n個按鍵，即時在led數(shù)碼管上。單片機控制的據(jù)這是鍵盤顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對不同的按鍵進行實時顯示，其核心是單片機和鍵盤矩陣電路部分，主要對按鍵與顯示電路的關(guān)系、矩陣式技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件等各個部分進行實現(xiàn)。4*4矩陣式鍵盤采用at89s51單片機為核心，主要由矩陣式鍵盤電路、譯碼電路、顯示電路等組成，軟件選用匯編語言編程。單片機將檢測到的按

4、鍵信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，顯示于led顯示器上。該系統(tǒng)靈活性強，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發(fā)前景。2.1 4*4矩陣式鍵盤識別顯示系統(tǒng)概述矩陣式鍵盤模式以n個端口連接控制n*n個按鍵，實時在led數(shù)碼管上顯示按鍵信息。顯示按鍵信息，既降低了成本，又提高了精確度，省下了很多的i/o端口為他用，相反，獨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。并且在實際應(yīng)用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母、符號等操作功能，如電子密碼鎖、電話機鍵盤、計算器按鍵等，至少都需要12到16個按鍵，在這種情況下如果用獨立式按鍵的話，顯然太浪費i/o端口資源，為了解決這一問題，我們使用矩陣式鍵盤。

5、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交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為n*n個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中i/o口的利用率。最常見的鍵盤布局如圖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，這也是在單片機系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計就采用這個鍵盤模式。如圖1-1所示圖2-1 鍵盤布局隨著21世紀(jì)的到來，資源危機接踵而至?？焖傧碚麄€國家，這一狀況還將隨著時間的推移和社會的發(fā)展而更加嚴(yán)重。國家提倡資源節(jié)約型社會，資源危機已成為全球性的突出問題，利用科技手

6、段緩解這一危機，將是人類主要的出路。 電子信息行業(yè)是人類社會的高科技行業(yè)之一，是設(shè)施現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，也是人類通往科技巔峰的直通路。電子行業(yè)的發(fā)展從長遠來看很重要，但最主要的還是科技問題。國家設(shè)施的現(xiàn)代化的根本出路在于全面提高科技水平，現(xiàn)代的社會經(jīng)營模式由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化、高科技模式轉(zhuǎn)變，由粗放型向集約型方向轉(zhuǎn)變，必須要求科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的技術(shù)革命。矩陣式鍵盤提高效率進行按鍵操作管理有效方法，它可以提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性，有利于資源的節(jié)約，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。是它能準(zhǔn)確、實時、高效地顯示按鍵信息，以提高工作效率和資源利用率。 隨著計算機技術(shù)和電子科技的迅猛發(fā)展，計算機和電子產(chǎn)品的價格

7、日益降低，可靠性日益提高。本文旨在設(shè)計一套能對按鍵信息進行自動實時顯示的系統(tǒng)。2.2 本設(shè)計任務(wù)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(shè)計； led實時顯示按鍵信息（顯示按鍵的坐標(biāo)）； 采用軟件編程的方法實現(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。第三節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計3.1 單片機控制系統(tǒng)原理圖3-1 單片機控制系統(tǒng)原理框圖 32 單片機主機系統(tǒng)電路at89c51單片機是51系列單片機的一個成員，是8051單片機的簡化版。內(nèi)部自帶2k字節(jié)可編程flash存儲器的低電壓、

8、高性能coms八位微處理器，與intel mcs-51系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位cpu和閃速存儲器結(jié)合在單個芯片中，因此，at89c2051構(gòu)成的單片機系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的ram、rom和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價比。圖3-2 仿真原理圖3.3 矩陣式鍵盤電路 at89c51單片機的并行口p1接44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)碼管上顯示每個按鍵的“0f”序號。實際電路圖連接如圖2-4所示。圖3-3 矩陣式鍵盤電路3.4 譯碼顯示電路譯

9、碼電路中常用的顯示器有l(wèi)ed（數(shù)碼管）和lcd（液晶顯示器）。這兩種顯示器都具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點。本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用2個led顯示。數(shù)碼管有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用8段共陽型led，其原理圖如圖3-5所示。數(shù)碼管內(nèi)部有8個發(fā)光二極管，公共端由8個發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時公共端接低電平(gnd)，各發(fā)光二極管是否點亮取決于a-dp各引腳上是否是高電平。 led數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖3-4，外部有10個引腳，其中3, 8腳為公共端也稱位選端，其余8個引腳稱為段選端，當(dāng)要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字(0-9中的一個)必須在這個數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對應(yīng)的8位段

10、選碼(也稱字形碼)，在位選端加上低電平即可。由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟。led有共陰極和共陽極兩種。如圖3-4所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5v的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆劃（段）ag，另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。 符號和引腳 共陽極 共陰極圖3-4 led數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖3-5 譯碼顯示電路當(dāng)無按鍵閉合時，p1.0-p1.3與p1.4-p1.7之間開路。當(dāng)有鍵閉合時，與

11、閉合鍵相連的兩條i/o口線之間短路。判斷有無按鍵按下的方法是：第一步，置列線p1.0 -p1.3為輸入狀態(tài)，從行線p1.4-p1.7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p1.0-p1.3讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應(yīng)行線上有鍵按下。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號。但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。由于本顯示電路功能簡單，為使編程簡單，采用直接輸出模式，即把p2.0p2.6端口用8芯排線連接到數(shù)碼顯示模塊區(qū)域中的ag端口上，要求：p

12、2.0對應(yīng)著a，p2.1對應(yīng)著b，p2.6對應(yīng)著g。將行列分別送到兩個數(shù)碼管，顯示按鍵的坐標(biāo)。第四節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 軟件流程圖開始 鍵盤值初始化讀列線是否有鍵按下 n 延時去抖動 y讀列是否有按鍵按下 n 根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識別按鍵 y 顯示按鍵坐標(biāo)圖3-1 軟件設(shè)計流程圖42 系統(tǒng)程序設(shè)計#include #define uchar unsigned char /宏的定義變量類型 uchar 代替 unsigned char#define uint unsigned int /宏的定義變量類型 uint 代替 unsigned intuchar dis_buf,dis_buf1; /顯示緩

13、存uchar temp;uchar l,h; /鍵順序嗎void delay0(uchar x); /x*0.14ms/ 此表為 led 的字模 0 12 3 4 56 78 9 a b cd e funsigned char code led7code = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/* * 延時子程序 * */void delay(uchar x) uchar j; while(x-)!=0) /cpu執(zhí)行x*12次,x=10 for(j=0;j4)|0xf

14、0); if(temp=1) / p1.4 被拉低 h=1; else if(temp=2) / p1.5 被拉低 h=2; else if(temp=4) / p1.6 被拉低 h=3; else if(temp=8) / p1.7 被拉低 h=4; dis_buf = h; dis_buf = dis_buf & 0x0f; / else / key=16; p1=0x0f; /低四位輸入 列為高電平 行為低電平 delay(1); /延時temp=p1; /讀p1口 temp=temp&0x0f; temp=(temp|0xf0);if(temp=1) /p1.0 被拉低 l=1; el

15、se if(temp=2) /p1.1 被拉低 l=2; else if(temp=4) /p1.2 被拉低 l=3; else if(temp=8)/p1.3 被拉低 l=4; /else / key=16; dis_buf1= l; /鍵值入顯示緩存 dis_buf1= dis_buf1 & 0x0f; /* *判斷鍵是否按下 * */ void keydown(void) p2=0xf0; p3=0xf0; /將高4位全部置1 低四位全部置0if(p1!=0xf0) /判斷按鍵是否按下 如果按鈕按下 會拉低p1其中的一個端口 keyscan(); /調(diào)用按鍵掃描程序 /* * 主程序 *

16、 */ main() p1=0xff; /置p0口 p2=0xff; p3=0xff; /置p1口 delay(10); /延時 while(1) keydown(); /調(diào)用按鍵判斷檢測程序 p2 = led7codedis_buf%16&0x7f; p3= led7codedis_buf1%16&0x7f; /led7 0x7f為小數(shù)點 共陰和共陽此處也是不一樣; %16表示輸出16進制 delay(150); 第五節(jié) 課程設(shè)計心得體會 通過此次的單片機課程設(shè)計，我不僅加深了對單片機理論的理解，深刻懂得了要不斷地時間才能掌握知識，而且還學(xué)會了如何去加強鍛煉創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越

17、自己。創(chuàng)新，是要我們將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的腦子，從為先到并做到別人沒想到?jīng)]做到的事，不斷地超越別人，超越自己；同時，更重要的是，在這一設(shè)計過程中，我懂得了堅持不懈，不輕易言棄是每個理工科學(xué)子應(yīng)具備的良好素質(zhì)。設(shè)計過程，也好比是我們的成長的歷程，常有一些不如意的事情發(fā)生，這就對我們提出了挑戰(zhàn)。只要自己堅持，堅持，再堅持，再苦再累也值得。 機遇青睞有準(zhǔn)備的人。這個設(shè)計過程中，我遇到過許多的考驗，給整個設(shè)計帶來的困擾，真想要就此放棄，然而，我還是挺了過來，回頭想想這個設(shè)計的過程，我明白了，原來結(jié)果并不是那么得重要，我們更應(yīng)該注重的是過程。 系統(tǒng)以單片機at89c51為核心部件，單片機系統(tǒng)完成對按鍵信號識別