《單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》教案13項(xiàng)目5任務(wù)1-鍵盤接口概述及行列式掃描編程原理

PAGEPAGE1教案學(xué)習(xí)領(lǐng)域項(xiàng)目5簡易電子琴設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境任務(wù)1鍵盤接口概述及行列式掃描編程原理序號(hào)13課型理實(shí)一體化課時(shí)2教具學(xué)具電教設(shè)施pc機(jī)；keil以及proteus軟件；任務(wù)書（供學(xué)生用）；課件教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理能力目標(biāo)①能夠通過Keil和Proteus軟件的初步使用，提高觀察和分析能力②能夠通過行列掃描方法方式編寫程序，培養(yǎng)邏輯思維能力③能夠編制按鍵狀態(tài)機(jī)程序，提高分析和解決問題的能力情感目標(biāo)①能夠透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)②培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的職業(yè)認(rèn)同感③培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的興趣、嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理難點(diǎn)①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理學(xué)法教法實(shí)驗(yàn)探究、任務(wù)引領(lǐng)法、討論法、張貼法、頭腦風(fēng)暴法、演示法教學(xué)內(nèi)容更新、補(bǔ)充、刪節(jié)參考資料課后體會(huì)學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，利用仿真電路自主探究電路規(guī)律，結(jié)合教師對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講授，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。這個(gè)思路帶來了很好的教學(xué)效果，但增加的實(shí)驗(yàn)部分會(huì)使得教學(xué)時(shí)數(shù)稍顯緊張，這一點(diǎn)還需日后改進(jìn)。

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容一、組織教學(xué)（2分鐘）1.首先清點(diǎn)學(xué)生出勤情況，填寫考勤記錄。2.檢查學(xué)生工作服、帽、鞋等是否符合安全要求。3.宣布今天的實(shí)習(xí)內(nèi)容、技術(shù)要求、工時(shí)、勞動(dòng)紀(jì)律等。4.強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)實(shí)習(xí)安全注意事項(xiàng)。5.學(xué)生分組分上機(jī)、實(shí)習(xí)工位。6.發(fā)放任務(wù)書、自評(píng)和互評(píng)表以及白紙到每組的學(xué)生手中。二、布置任務(wù)（3分鐘）下達(dá)任務(wù)，使用如圖4-12所示電路，用AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)顯頻率計(jì)數(shù)器對(duì)0~300KHz的方波信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，信號(hào)從P3.5引腳輸入，P1、P2口做輸出口，接液晶1602，編寫程序，測(cè)出從P3.5引腳輸入的方波信號(hào)的頻率并顯示出來。三、資訊計(jì)劃（25分鐘）這里就矩陣鍵盤識(shí)別檢測(cè)作一介紹：鍵盤是由若干個(gè)案件組成的開關(guān)電路，它是簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，操作員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。鍵盤有獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種，獨(dú)立式鍵盤在前面項(xiàng)目中已有介紹。若鍵盤閉合鍵的識(shí)別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的，則稱為編碼鍵盤；若用軟件實(shí)現(xiàn)閉合鍵識(shí)別的，則稱為非編碼鍵盤。鍵盤接口應(yīng)有以下功能：鍵盤掃描功能，即檢測(cè)是否有鍵閉合；鍵識(shí)別功能，確定被閉合鍵所在的行列位置；產(chǎn)生相應(yīng)的鍵的代碼（鍵值）功能；消除按鍵抖動(dòng)及對(duì)應(yīng)對(duì)多鍵串按（復(fù)鍵）的功能。在單片機(jī)的運(yùn)行過程中，執(zhí)行鍵盤掃描和處理，可有以下3種情況：隨機(jī)方式，每當(dāng)CPU空閑執(zhí)行鍵盤掃描程序；中斷方式，每當(dāng)有鍵閉合時(shí)才向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃描程序；定時(shí)方式，每隔一定時(shí)間執(zhí)行一次鍵盤掃描程序，定時(shí)可由單片機(jī)的定時(shí)器完成。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上，其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)由圖可知，一個(gè)4×4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多I/O口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到＋5V上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。識(shí)別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖5-2中K7號(hào)鍵的識(shí)別為例來說明掃描法識(shí)別按鍵的過程。圖5-2矩陣式鍵盤接口矩陣式（也稱行列式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。如圖5-2所示，一個(gè)4′4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)16個(gè)按鍵鍵盤。在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，要節(jié)省較多的I/O口線。矩陣中無按鍵按下時(shí)，行線為高電平；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合，才能確定閉合鍵位置。下面討論矩陣式鍵盤按鍵的識(shí)別方法。第1步，識(shí)別鍵盤有無鍵按下。先把所有列線均置為0（執(zhí)行P3=0xf0），然后檢查各行線電平是否都為高，如果不全為高，說明有鍵按下，否則無鍵被按下。例如，當(dāng)K7鍵按下時(shí)，第2行線為低，還不能確定是K7鍵被按下，因?yàn)槿绻恍械逆I4、5或6之一被按下，行線也為低電平。只能得出第2行有鍵被按下的結(jié)論。第2步，識(shí)別出哪個(gè)按鍵被按下。采用逐行掃描法，在某一時(shí)刻只讓1條行線處于低電平，其余所有行線處于高電平。（輸出指令P3=0xef指令）當(dāng)?shù)?行為低電平，其余各行為高電平時(shí)，因?yàn)槭擎I7被按下，第1行的行線仍處于高電平，此時(shí)讀回P3口的值為P3=0xef,只要P3口輸出與輸入的值相等，便說明不是此行的鍵按下。當(dāng)?shù)?行為低電平(輸出指令P3=0xdf)，由于K7鍵按下，第4列被拉成了0電平，此時(shí)讀回P3口的值為P3=0xd7，只要P3口輸出與輸入的值不相等，便說明是此行的鍵按下，把讀回P3口的值作為特征碼，在程序中作進(jìn)一步判定。請(qǐng)大家分析一下如果是K9鍵按下時(shí)，單片機(jī)是如何判定的。綜上所述，掃描法的思想是，先把某一行置為低電平，其余各行置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某列線電平為低電平，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。四、計(jì)劃實(shí)施（50分鐘）在proteus中繪制如下電路圖:然后在keil中新建工程，錄入下面程序，并生成.hex文件。#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharkey;unsignedcharcodedisp_code[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//共陰段碼表unsignedcharcodekey_code[]={0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xdd,0xdb,0xd7,0xbe,0xbd,0xbb,0xb7,0x7e,0x7d,0x7b,0x77};//按鍵按下產(chǎn)生的特征碼unsignedcharcodetest_code[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//行掃描用的值voiddelayms(uintms){uchart;while(ms--){for(t=0;t<120;t++);}}ucharkeyscan()//鍵盤掃描程序{ucharscan1,temp,j;P3=0xf0;scan1=P3;if((scan1&0xf0)!=0xf0)//判鍵是否按下{delayms(30);//延時(shí)10msscan1=P3; if((scan1&0xf0)!=0xf0)//二次判鍵是否按下temp=0x0e; { for(j=0;j<4;j++)//用特征碼掃描1-4次，最少1次跳出此循環(huán) { P3=test_code[j];//輸出行掃描用的值 switch(P3)//讀入P3口的特征值 { case0xee:P0=disp_code[0];break; case0xed:P0=disp_code[1];break; case0xeb:P0=disp_code[2];break; case0xe7:P0=disp_code[3];break; case0xde:P0=disp_code[4];break; case0xdd:P0=disp_code[5];break; case0xdb:P0=disp_code[6];break; case0xd7:P0=disp_code[7];break; case0xbe:P0=disp_code[8];break; case0xbd:P0=disp_code[9];break; case0xbb:P0=disp_code[10];break; case0xb7:P0=disp_code[11];break; case0x7e:P0=disp_code[12];break; case0x7d:P0=disp_code[13];break; case0x7b:P0=disp_code[14];break; case0x77:P0=disp_code[15];break; } }}}elseP3=0xff;return(16);}main(){P0=0x40;//數(shù)碼管顯示"-"P3=0xff; while(1){keyscan();