單片機(jī)課程設(shè)計4X4矩陣鍵盤顯示要點(diǎn)

1、系（部） 專業(yè)（班級） 姓名學(xué)號指導(dǎo)教師長沙學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計說明書液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號程序設(shè)計電子與通信工程系電氣1班龍程2011024109劉輝、謝明華、王新輝、馬凌起止日期2014.5.19 2014.5.30長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表姓名 龍程學(xué)號 2011024109專業(yè) 電子信息工程 班級 01設(shè)計題目液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號程序設(shè)計指導(dǎo)教師劉輝、謝明 華、王新輝指導(dǎo)教師意見：評定成績： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見：評定成績： 答辯小組長簽名： 日期：教研室總見：最終評定等級： 教研室主任簽名： 日期： 說明 課程設(shè)計成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“中等”、“及

2、格”、“不及格”五等。單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計任務(wù)書系（部）：電子與電氣工程系 專業(yè)：11級電子一班 指導(dǎo)教師：謝明華、劉輝課題名稱液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號程序設(shè)計設(shè) 計 內(nèi) 容 及 要 求（1）課題內(nèi)容：設(shè)一個基于單片機(jī)的液晶顯示 4*4矩陣鍵盤按鍵號程序 功能要求：用AT89S52單片機(jī)并行口 P1接4*4矩陣鍵盤，以P1Q P1.3作輸入線； 以P1.4 P1.7作輸出線，按下任意鍵，都會仕仕 LCD12864的第一行上顯 示每個按鍵的0F序號，同時12864的第二行顯示本行姓名、班級，第三 行顯示本人學(xué)號。（2）要求：完成該系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計，在 proteus軟件上仿真通過，

3、提交一份 課程設(shè)計說明書。計 工 作 量1、匯編或C51語百程序設(shè)計；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)計說明書，包括封而，中文摘要，目錄，正文（正 文主要包括：設(shè)計原理、程序設(shè)計、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)計總結(jié)等。進(jìn) 度 安 排起止日期（或時間量）設(shè)計內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第f課題介紹，答疑，收集材料，C51介紹第二天設(shè)計方案論證，練習(xí)編寫C51程序第三天第六天程序設(shè)計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)計說明書教研室 意見年 月曰系（部）主 管領(lǐng)導(dǎo)意見年 月曰目錄、乙-前言 5一、課程設(shè)計目的 6二、設(shè)

4、計內(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、實驗心得與體會 10四、實驗程序 10參考文獻(xiàn)18單片機(jī)，全稱單片微型計算機(jī)（英語：Single-Chip Microcomputer ）,又稱微控制器 （Microcontroller ）,是把中央處理器、存儲器、定時 /計數(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算機(jī)。與應(yīng)用在個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）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體

5、積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲量小，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)。 現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計算器、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)在同時工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計算機(jī)的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。液晶顯示器（英語：Liquid Crystal Dis

6、play ,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而第一臺可操作的LCD基于動態(tài)散射模式（DynamicScattering Mode,DSM）,是RCA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)及電源系統(tǒng)組成。LED點(diǎn)陣顯示屏制

7、作簡單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場合，如汽車報站器、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,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，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1 口）就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，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，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。、課程設(shè)計目的設(shè)計一個基于單片機(jī)

8、的 4*4矩陣鍵盤設(shè)計，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按鍵的 0 F序號， 同時12864的第二行顯示本人姓名、班級，第三行顯示本人學(xué)號。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；2 .ED實時顯示按鍵信息；3 .軟件編程的方法實現(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。二、設(shè)計內(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

9、，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(jī)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(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線作為彳亍線，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(diǎn)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(jī)系統(tǒng)中I/O 口的利用率。

10、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(jī)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(jī)系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計就采用這個鍵盤模式。EQEEJE HE U圖1鍵盤布局2.3 鍵盤電路AT89C51單片機(jī)的并行口 P1接4X4矩陣鍵盤，以 P1.0P1.3作輸入線，以 P1.4 P1.7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“0-F'序號。實際電路圖連接如圖2所示。2.4 12864 顯示器12864點(diǎn)陣液晶顯示模塊（LCM就是由128*64個液晶顯示點(diǎn)組成的一個128列*64行的陣列。每個顯示點(diǎn)對應(yīng)一位二進(jìn)制數(shù)，1表示亮，0表示滅。存儲

11、這些點(diǎn)陣信息的RAM稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器。要顯示某個圖形或漢字就是將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到相應(yīng)的存儲單元中。圖形或漢字的點(diǎn)陣信息由自己設(shè)計，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)動電路是由一片行驅(qū)動器和兩片列驅(qū)動器構(gòu)成，所以 12864 液晶屏實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 512*8 bits顯示數(shù)據(jù)RAM左右半屏驅(qū)動電路及存儲器分別由片選信號CS1和CS2選擇。顯示點(diǎn)在64*64液晶屏上的位置由行號（line,063 ）與列號（column,。63 ）確定。512*8bits RAM43某個存

12、儲單元的地址由頁地址（Xpage,07）和列地址（Yaddress,。63 ）確定。每個存儲單元存儲 8 個液晶點(diǎn)的顯示信息。為了使液晶點(diǎn)位置信息與存儲地址的對應(yīng)關(guān)系更直觀關(guān)，將64*64 液晶屏從上至下 8 等分為 8 個顯示塊，每塊包括 8 行 *64 列個點(diǎn)陣。每列中的 8 行點(diǎn)陣信息構(gòu)成一個8bits 二進(jìn)制數(shù)，存儲在一個存儲單元中。 （注意：二進(jìn)制的高低有效位順序與行號對應(yīng)關(guān)系因不同商家而不同）存放一個顯示塊的 RAMK稱為存儲頁。即 64*64液晶屏的點(diǎn)陣信息存儲在8個存儲頁中，每頁 64個字節(jié)，每個字節(jié)存儲一列 （8 行） 點(diǎn)陣信息。 因此存儲單元地址包括頁地址（Xpage,07

13、 ） 和列地址 （Yaddress,063 ） 。例如點(diǎn)亮 128*64 的屏中（ 20， 30）位置上的液晶點(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頁地址為2,在字節(jié)中的序號為 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 的存儲單元中即點(diǎn)亮（ 20 ， 30）上的液晶點(diǎn)。2.5整體電路圖圖4仿真結(jié)果圖：XTALI工 KTAL2- RETT，皿版。 PUfTO F32yfflTB PJ31NTT fa.trni F3ST1

14、PDOAin ru g IPELM嵬QPZAiDFZJfAHPZ.AIlZMgFZJSA1+'ITST+r cTE-TP-PAT®C：SfF?ENMEPDS'AfcS PDIS FDlT/A*7圖3液晶顯示4*4矩陣鍵盤按鍵號整體電路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1龍程電氣1班2011024 1093龍程電氣1班2011024 109龍程電氣1班2011024 1095龍程電氣1班2011024 109a龍程電氣1班2011024 109f龍程電氣1班2011024 109R zaQ S0 ag 0>alssw 口 Ba N口 v

15、lBa 標(biāo)MkHIQ zs 0 。 Qs-s ssLil 口aa Nllll noia *w* wna、實驗心得與體會通過為期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計，不僅加深了對單片機(jī)理論知識的理解，而且鍛煉了我們的動手能力以及創(chuàng)新精神，讓我意思到理論和實踐結(jié)合的重要性。通過這次課程設(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)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(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說 得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不 足之處，對以前所

16、學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。而且要對自己有耐心和信心，這樣就可 以從中找到問題，并且解決問題。把理論知識和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識的能力， 而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使得我的能力得到了鍛煉，實戰(zhàn)經(jīng)驗 得到豐富。這次課程設(shè)計讓我學(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)差錯時及時應(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)隊精神，給了大家一起學(xué)習(xí)，一起享受學(xué)習(xí)的機(jī)會， 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)計也運(yùn)用到了 proteus以及KEIL軟件，通過實際的操作和不斷

17、地學(xué)習(xí)，加深了對這兩個軟件的了解，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。四、實驗程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbit E=P3A0;sbit RW=P3A1;sbit DI=P3A2;sbit CS2=P3A3;sbit CS1=P3A4;#define uchar unsigned char unsigned char cons,cont;

18、uchar code l=0x00,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0xF0,0x10,0x11,0x16,0xD0,0x10,0x10,0x00,0x80,0x40,0x20,0x18,0x06,0x41,0x20,0x10,0x3F,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,

19、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,0x08,0x08,0x08,0x08,0x7F,0x88,0x88,0x88,0x88,0x9F,0x80,0xF0,0x00,qi=0x20,0x10,0x4C,0x47,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0xD4,0x04,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x

20、00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x30,0x40,0xF0,0x00, ban=code0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0xF8,0x00,0xFF,0x00,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00, 0x10,0x30,0x1F,0x08,0x88,0x42,0x21,0x18,0x07,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00;ucharshuzi1632=0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x

21、00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"0",0*/0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"1&qu

22、ot;,1*/0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"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

23、,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"3",3*/0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"4",4*/0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0

24、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"5",5*/0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"6",6

25、*/0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"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

26、,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"8",8*/0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"9",9*/0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0

27、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x19,0x24,0x22,0x22,0x22,0x3F,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"a", 0*/0x08,0xF8,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"b", 1*/0

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