《单片机原理及应用课程设计》报告
——数码管显示4×4矩
阵键盘的键盘号
专业：电子信息科学与技术
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
2012年5月15日
1、课程设计目的
1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；
1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力；
1.3学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法；
1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；
1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。
2、课程设计要求
单片机的P1口的P1.0～P1.7连接4×4矩阵键盘，P0口控制一只数码管，当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。例如，1号键按下时，数码管显示“1”， 14号键按下时，数码管显示“E”等等。
3、硬件设计
3.1 设计思想
分析本任务的要求，在课程设计的基础上，添加要求，使设计能够完成当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。
3.2主要元器件介绍：
AT89C51单片机 LED数码管 4X4矩阵键盘
3.3 功能电路介绍
AT89C51单片机：控制器。程序中将单片机的引脚置高电平低电平，单片机通过读取IO引脚的电平，在根据读取的数据去查找数组中相应的按键值，然后在送到数码管也就是P0口去显示.(51单片机通过IO口来读取键盘的电平，再通过程序来查找对应的数值，在送到数码管去显示)
LED数码管 :输出设备
4X4矩阵键盘：输入设备
4、软件设计
4.1 设计思想
通过对矩阵键盘的逐行扫描，来获得所按下键的键盘号，最终通过数码管显示出来。
4.2软件流程图
4.3源程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71};//定义显示段码
uchar num,temp;
void delay(uchar k)//定义延时函数
{
uchar i,j;
for(i=k;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void disp(char num1)//定义显示函数
{
P0=table[num1];//将段码值送入P0口显示
}
char keyscan()//定义键盘检测函数
{
P1=0xfe;//给P1口送检测信号11111110，即先检测第一列有无按键被按下（key1~key4）
temp=P1;//将检测信号赋给变量temp
temp=temp&0xf0;//与11110000相“与”去除低四位检测部分
while(temp!=0xf0)//判断是否有按键被按下，即key1-key4有任意按键被按下temp便不等于0xff
{
delay(5);//按键防抖动延时（时间要求不严格）
while(temp!=0xf0)//延时之后再次判断
{
temp=P1;//进入函数说明有按键被按下，再将p1值赋给temp进行判断是哪位被按下
switch(temp)//利用switch函数判断temp值
{
case 0xee://若P0等于0xee，即11101110，则由判断为0的位被按下即第四位（最低位），则应赋值num为0；
num=0;
break;
case 0xde://11011110同理判断其为第三位被按下（该行第二位）num=1
num=1;
break;
case 0xbe://同上则num=2
num=2;
break;
case 0x7e://同上num=3
num=3;
break;
}
while(temp!=0xf0)//判断按键是否松开，循环判断直至按键松开
{
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
}
}
}
P1=0xfd;//给P1口再次送检测信号11111101，来检测第二列有无按键被按下（key5~key8），以下几步同上
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
while(temp!=0xf0)
{
delay(5);
while(temp!=0xf0)
{
temp=P1;
switch(temp)
{
case 0xed:
num=4;
break;
case 0xdd:
num=5;
break;
case 0xbd:
num=6;
break;
case 0x7d:
num=7;
break;
}
while(temp!=0xf0)
{
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
}
}
}
P1=0xfb;//给P1口再次送检测信号11111011，来检测第三列有无按键被按下（key9~key12），以下几步同上
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
while(temp!=0xf0)
{
delay(5);
while(temp!=0xf0)
{
temp=P1;
switch(temp)
{
case 0xeb:
num=8;
break;
case 0xdb:
num=9;
break;
case 0xbb:
num=10;
break;
case 0x7b:
num=11;
break;
}
while(temp!=0xf0)
{
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
}
}
}
P1=0xf7;//给P1口再次送检测信号11110111，来检测第四列有无按键被按下（key13~key16），以下几步同上
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
while(temp!=0xf0)
{
delay(5);
while(temp!=0xf0)
{
综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计 学生姓名__________
指导教师_________ 课程设计任务书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：<10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1?谢自美?电子线路设计?实验?测试.[M]武汉：华中理工大学出版社，2000 年 2. 阎石. 数字电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 3. 童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M] 北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M] 北京：人民 邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
一、概述 本次毕设的题目是：三相步进电机控制电路的设计。本次毕设使用80C51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍， （3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有：启动/停止控制、方向控制；速度控制；用LED数码管显示工作方式。键盘输入工作频率。本次课程设计采用80C51单片机作为主控芯片，程序采用C语言来编写，驱动电路采用ULN2003A集成电路，显示采用 7SEG-MPX4-CC卩四位共阴数码管，P0接段码，并用8只1K欧左右电阻上拉。P2的4位10 口接位选码。正转，数码管显示1。反转，数码管显示2.不转，数码管显示0.采用Proteus软件进行仿真。在Keil uVsuon3编程环境下编程和编译生成HEX文件，导入到 80C51单片机，实现对各个模块的控制，实现我们所需要的功能。 本次课程是对毕业设计的基础设计，即实现4x4键盘输入，数码管显示输入数字的设计。 二、方案论证 1步进电机驱动方案选择 方案1 :使用功率三极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运行。这种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受 干扰，信号不够稳定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联接时容易出错误。 方案2:使用专门的电机驱动芯片ULN2003A来驱动电机运行。驱动芯片的优点是便于电路的集成，且驱动电路简单，驱动信号很稳定，不易受外界环境的干扰，因而设计的三相步进电机控制系统性能更好。 通过对两种方案的比较，我选择方案2使用ULN2003A S机驱动芯片来作为驱动。 2数码管显示方案选择 方案1：把所需要显示的数据通过专用的七段显示译码器（例如7448）的转换输出给LED显示屏。优点是输出比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的费用，电路也比较复杂。 方案2:通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接通过单片机接 口来显示，其优点是简化了电路，但增加了软件编写的负担。 通过对两种方案进行比较，我选择通过软件编写来输出显示信号，即单片机直接和显示器相连。 3控制状态的读取 方案1:把按键接到单片机的中断口，若有按键按下，单片机接收到中断信 号，再通过软件编写的中断程序来执行中断，优点是接线简单，简化了电路，但软件编写较为复杂，不易掌握。
青岛农业大学海都学院 单片机课程设计实习报告 院系工程系 专业 2014级电气Z1班 学号 201471019 姓名隋永博 实习时间第11周 实习课程单片机应用课程设计 2015年11月6日
按键控制数码管加减显示 目录 一、前言 (3) 二、设计要求 (3) 三、系统硬件设计与说明 (4) 3.1系统组成及总体框图 (4) 3.2 AT89C51 (4) 四、系统软件设计与说明 (5) 4.1 软件部分的程序流程图 (5) 4.2 源程序 (5) 五、仿真过程描述 (7) 六、总结 (8)
一、前言 随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。 基于当前市场上的智能数字市场需求量大，其中数码管显示技术就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现数码管准确显示各种数码。以液晶显示技术的发展为背景，选择了比较常用的T6963C内置控制器型图形LCD（液晶显示嚣）模块，从应用角度介绍了该控制器的特点和基本功能，并描述了单片机控制T6963CLCD模块的显示机理。在此前提下以C51硬件开发语言为基础，给出了8051单片机与T6963C 的接口电路框图，并以字符、图形的具体显示方法为例简要介绍了软件的设计流程及实现。 二、设计要求 名称：K1-K4控制数码管移位显示 说明：按下K1时加1计数并增加显示位， 按下K2时减1计数并减少显示位， 按下K3时清零。
三、系统硬件设计与说明 3.1系统组成及总体框图 图1 系统硬件总图 3.2 AT89C51 该课程设计中我们选用的芯片是AT89C51。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash
课程设计 题目矩阵键盘电路设计教学院计算机学院 专业计算机应用技术班级 姓名 指导教师 2010 年01 月12 日
前言.................................................................... 第一章需求分析......................................................... 功能描述......................................................... 功能分析......................................................... 第二章系统的原理及分析................................................. 用到的知识点的介绍，知识点使用的总体思路 第三章详细设计......................................................... 硬件设计 系统结构图，元器件的选择等 软件设计 所设计的软件关键模块的程序流程 第四章测试............................................................ 运行结果分析等 第五章总结............................................................. 参考文献................................................................ 附录 关键程序代码........................................................
沈阳航空航天大学 综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计 班级 94020101 学号 2009040201023 学生姓名 XXXXXXXXX 指导教师常丽东
课程设计任务书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：<10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年 2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3.童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M]北京：人民邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
#define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar c; sbit p10=P1^0; sbit p11=P1^1; sbit p12=P1^2; sbit p13=P1^3; sbit p14=P1^4; sbit p15=P1^5; sbit p16=P1^6; sbit p17=P1^7; void delay(uint z); int b[]={0,1,2,3,4,5,6,7};//设置每一位显示的数字 unsigned char code Tab[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};//共阳极数码管 int a[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; void main() { EA=1; EX0=1; IT0=1; P1=0xff; while(1) { for(c=0;c<8;c++)//数码管扫描显示
P2=a[c]; P0=Tab[b[c]]; delay (1); } } } void delay(uint z) { uint a,b; for(a=z;a>0;a--) for(b=110;b>0;b--); } int_0()interrupt 0 { EA=0; if(p10==0) b[0]=(b[0]+1)%10; if(p11==0) b[1]=(b[1]+1)%10; if(p12==0) b[2]=(b[2]+1)%10; if(p13==0) b[3]=(b[3]+1)%10; if(p14==0) b[4]=(b[4]+1)%10; if(p15==0) b[5]=(b[5]+1)%10; if(p16==0) b[6]=(b[6]+1)%10; if(p17==0) b[7]=(b[7]+1)%10;
/////4×4矩阵键盘按键为1-16，按键显示0-9、a-f； ////////////////// #include
m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=0;show(key);break;} case 0xd0:{key=1;show(key);break;} case 0xb0:{key=2;show(key);break;} case 0x70:{key=3;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x0d: { P2=0xf0; m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=4;show(key);break;} case 0xd0:{key=5;show(key);break;} case 0xb0:{key=6;show(key);break;} case 0x70:{key=7;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x0b: { P2=0xf0; m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=8;show(key);break;} case 0xd0:{key=9;show(key);break;} case 0xb0:{key=10;show(key);break;} case 0x70:{key=11;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x07: { P2=0xf0; m=P2; switch (m)
实验四综合应用设计——数码管动态显示与矩阵键盘的编程 一、实验目的： 1、掌握单片机I/O技术和程序设计等综合知识。 2、了解矩阵式键盘的内部结构和数码管显示的基本原理，掌握至少一种常用的按键识别方法。 3、熟练掌握数码管动态显示和矩阵键盘识别的综合应用。 二、实验内容： 设计一个矩阵键盘的识别和动态显示综合的系统，控制8个8段数码管动态扫描显示4*4矩阵键盘上按下的按键所对应的值。 三、实验要求： 给定一个4*4的矩阵键盘，16个按键对应显示0123456789ABCDE，第1次按下某按键在第一个8段数码管上显示对应的值，第2次在第二个数码管上显示，以此类推，第9次又在第一个数码管上显示，以此循环下去。其中ABCDE在数码管上无法表达，可以用其它代替，例如：B用8表示，D用0表示，E用H表示等。 四、实验设备及实验耗材： 计算机一台，W A VE6000软件模拟器，完成ISP下载的XLISP软件，XL1000单片机综合仿真实验仪一台（8个8段数码管，4*4矩阵键盘一个，89C51一片，9针对9针的串口线一条，USB电缆一条） 五、实验基本原理与方法： 查阅相关资料掌握矩阵式键盘的内部结构，8段数码管动态显示原理和常用的按键识别方法，建议使用按键识别方法中最常用的“行扫描法”编写程序。结合动态显示技术和矩阵键盘识别技术。 六、实验方案设计： 1、采用哪些I/O口完成通信，采用何种按键识别的方法，如何综合动态显示技术和矩 阵键盘识别技术。 2、说明该程序的功能。 3、硬件连接原理图。 七、实验步骤： 1.弄清实验内容和实验要求。 2.学习相关理论知识，提出实验方案，画出程序流程图。
#include if(num==0) num=9; } } display[0]=duanma[num%10]; suocun(2,1); } } void suocun(uchar firstbit,uchar num) { uchar i ; for(i=0;i 任务九设计说明2 一、电路原理及仿真图： 二、程序设计： #include case 128:key=key+0;}} void main(){ P0=display[16]; get(); P0=display[key]; } 程序完成两个功能，首先扫描键盘，检测是否有按键按下并计算键值。 然后如果有按键按下则驱动数码管显示相应键值，否则显示”-“符号。 三、设计说明 如电路原理图所示，图中矩阵键盘和P3端口连接，共阳极数码管的段选端和单片机的P0口连接，位选直接接到高电平，使得数码管始终处于选通状态。系统启动后，单片机逐行扫描键盘，当没有按键按下时，驱动数码管显示“-”符号，当检测到有按键按下时，单片机将相应键值对应的数码编码送至P0端口，驱动数码管以十六进制方式显示被按下的按键的键值。四、遇到的问题 首先遇到的问题是系统启动后数码管没有任何显示，仔细查看仿真现象后发现P0口始终为高阻状态，于是怀疑是数码管极性错误。再检查数码管型号后发现果然使用了共阴极数码管，于是换成共阳极数码管后终于有了显示。其次是希望键值从键盘的左下角起始，即左下角键值为0。但由于对键盘的扫描方向理解的不是很透彻，导致调试了很多次，键值排列顺序都不尽人意。不过最终还是达到了设计要求。 单片机实验报告 信息处理实验 实验二矩阵键盘 专业：电气工程及其自动化 指导老师：高哲 组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇 学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日 矩阵键盘 一、实验内容 1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。按其它键没有结果。 二、实验目的 1、学习独立式按键的查询识别方法。 2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。 3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。 4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。 5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 三、实验原理 1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。 2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。 3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然 后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。 行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。 单片机课程设计 姓名：陈素云 班级：09电力方向2班学号：2 设计题目： 按键控制1位LED数码管显示0-9 设计要求： 通过单片的I/O口与LED数码管所构成的单片机系统的软件编程，使学生掌握简单的单片机系统的设计，同时初步学全用汇编语言和C语言两种方式编程的基本方法。学生必须采用单片机AT89C51为LED显示屏的控制为核心，分别置“1”或“0”，让某些段的LED 发光，其它的熄灭，然后达到显示不同的字符和图符号的目的. 学生根据前期设计的步骤按照设计报告内容的具体要求，选择前期设计的一个典型题目，写出详尽的课程设计报告，重点内容包括方案论证、完整的电路图、软件系统流程图及开发程序、组装调试内容和总结等。 目录 第1节引言 (3) 1.1 LED数码显示器概述 (3) 1.2 设计任务 (5) 1.3设计目的 (6) 第2节AT89C51单片机简介 (6) 2.1 AT89C51单片机 (6) 2.2 单片机管脚图 (7) 2.3管脚说明 (7) 2.4振荡器特性 (9) 第3节设计主程序与硬件电路设计 (9) 3.1设计的主程序 (10) 3.2系统程序所需硬件 (10) 3.2.1所需的硬件 (10) 3.2.2所需硬件的结构图 (11) 3.3 硬件电路总连接图 (12) 第4节程序运行过程 (12) 4.1分析步骤 (12) 4.2 程序执行过程 (13) 第5节程序运行结果 (13) 总结 参考文献 第1节引言 还记得我们小时候玩的“火柴棒游戏”吗，几根火柴棒组合起来，能拼成各种各样的图形，LED数码管显示器实际上也是这么一个东西。在单片机系统中，常常用LED数码数码管显示器来显示各种数字或符号。LED 数码显示器是单片机嵌入式系统中经常使用的显示器件。一个“8”字型的显示模块用“a、b、c、d、e、f、g、h” 8 个发光二极管组合而成。每个发光二极管称为一字段。LED 数码显示器有共阳极和共阴极两种结构形式。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。 1.1 LED数码显示器概述 八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种不一样的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED数码管显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED 数码管显示器。如下图所示。` 共阴和共阳结构的LED数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。 专业综合设计报告 项目名称：基于矩阵键盘和LED数码管显示器的简易 人机界面设计 学生姓名： 同组同学： 专业名称： 班级： 指导教师： 项目起止日期：2012年03月12日至2012年03月30日 目录 摘要 (3) 1、概述 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1总体设计要求 (3) 2.2系统框图 (4) 3、系统硬件设计 (4) 3.1单片机的最小系统 (5) 3.1.1电源电路 (5) 3.1.2复位电路 (5) 3.1.3晶振电路 (6) 3.2 LED数码管显示部分 (6) 3.3矩阵键盘 (7) 3.3.1键盘的工作原理 (7) 3.3.2键盘检测原理 (7) 4、系统软件设计 (9) 4.1 软件设计思想 (9) 4.2 主程序设计 (10) 4.3 子程序设计 (11) 4.3.1 数码管显示程序设计 (11) 4.3.2 键盘检测程序设计 (11) 4.3.3延时函数程序设计 (14) 5、系统调试 (14) 6.设计体会 (15) 参考文献 (15) 摘要 单片机自20世纪70年代以来，以其极高的性价比，以及方便小巧受到人们极大的重视和关注。本设计选用AT89S52芯片作为控制芯片，来实现矩阵键盘对LED数码管显示的控制。通过单片机的内部控制实现对硬件电路的设计,从而实现对4*4矩阵键盘的检测识别。用单片机的P3口连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0－P3.3口作键盘输入的列线，以单片机的P3.4－P3.7口作为键盘输入的行线，然后用P0.0－P0.7作输出线，通过上拉电阻在显示器上显示不同的字符“0－F”。在硬件电路的基础上加上软件程序的控制来实现本设计。其工作过程为：先判断是否有键按下，如果没有键按下，则继续检测整个程序，如果有键按下，则识别是哪一个键按下，最后通过LED数码管显示该按键所对应的序号。关键词：AT89S52芯片；4*4矩阵键盘；键盘识别；LED数码管 1、概述 随着单片机系统的日益更新，以及人们对产品的人机交互能力的不断提高；使得单片机系统的人机界面设计能力成为学习单片机的一项重要的基础内容。而4*4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计中最基础的内容，掌握这些基础的设计能力对以后的学习研究是非常必要的。 2、总体设计方案 2.1总体设计要求 本系统采用单片机AT89S52为数码管的控制核心，制造一种简单的4*4键盘检测显示，能够在目测条件下四位数码管各段亮度均匀、充足，本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。 根据设计要求，确定的设计方案如下： 2.1.1 选择AT89S52单片机作为整个系统的核心器件，对整个系统进行总体 #include 二、实验原始数据记录 1.实验现象 当设计文件加载到目标器件后，将数字信号源模块的时钟选择为1KHZ，按下矩阵键盘的某一个键，则在数码管上显示对应的这个键标识的键值，当再按下第二个键的时候前一个键的键值在数码管上左移一位。按下“*”键则在数码管是显示“E”键值。按下“#”键在数码管上显示“F”键值。 2.实验图片记录 湖南科技大学 物理与电子科学学院专业实验报告 实验课程：FPGA 实验原理 实验项目：矩阵键盘显示电路的设计专业：物理与电子科学学院班级：电子信息科学与技术3班姓名：马竞怡学 号： 1308020328 实验日期：年月日 实验报告 一、实验目的内容及步骤 1.实验目的 1)了解普通4×4键盘扫描的原理。2)进一步加深七段码管显示过程的理解。3)了解对输入/输出端口的定义方法。 2..4×4矩阵键盘电路原理图 信号名称 对应FPGA 管脚名 说明 KEY-C0AC18 钜阵键盘的第1列选择KEY-C1AC17钜阵键盘的第2列选择KEY-C2AD17钜阵键盘的第3列选择KEY-C3AC16钜阵键盘的第4列选择KEY-R0AD16钜阵键盘的第1行选择KEY-R1AC15钜阵键盘的第2行选择KEY-R2AD15钜阵键盘的第3行选择KEY-R3 AC14 钜阵键盘的第4行选择 3..实验步骤 1)打开QUARTUSII 软件，新建一个工程。 2)建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL 编辑器对话框。 3)按照实验原理和自己的想法，在VHDL 编辑窗口编写VHDL 程序，用户可参照光 盘中提供的示例程序。 4)编写完VHDL 程序后，保存起来。方法同实验一。 5)对自己编写的VHDL 程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6)编译仿真无误后，依照4X4矩阵键、数码管与FPGA 的管脚连接表（表或参照附 录进行管脚分配。表10-2是示例程序的管脚分配表。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。 7)用下载电缆通过JTAG 口将对应的sof 文件加载到FPGA 中。观察实验结果是否 与自己的编程思想一致。 实验预习报告 一、实验原理及公式 通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关，并且用如图10-1所示的简单电路，微处理器可以容易地检测到闭合。当开关打开时，通过处理器的I/O 口的一个上拉电阻提供逻辑1；当开关闭合时，处理器的/IO 口的输入将被拉低得到逻辑0。可遗憾的是，开关并不完善，因为当它们被按下或者被释放时，并不能够产生一个明确的1或者0。尽管触点可能看起来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。当触点闭合时，其弹起就像一个球。弹起效果将产生如图10-2所示的好几个脉冲。弹起的持续时间通常将维持在5ms ～30ms 之间。如果需要多个键，则可以将每个开关连接到微处理器上它自己的输入端口。然而，当开关的数目增加时，这种方法将很快使用完所有的输入端口。 键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常高电平会被低电平拉低，如果读入的4行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。 获取到行值和列值以后，组合成一个8位的数据，根据实现不同的编码在对每个按键进行匹配，找到键值后在7段码管显示。 （矩阵键盘） 成绩：教师： 51单片机汇编按键数码管程序 1、硬件设计 本设计实现用按键控制数码管从0到9显示。首先设计硬件电路，连接晶振电路、按键连接到外部中断引脚P3.2、数码管使用共阴数码管连接P2.0~P2.6，如图1。 图1 硬件电路 2、程序设计 ORG 0000H LJMP MAIN ;跳转到主函数 ORG 0003H ;中断入口 LJMP INT0SUB ;中断服务函数 ORG 0040H ;程序存放起始地址 MAIN: MOV SP,#30H ;堆栈指针指向30H MOV A,#81H ;赋值81H，用于配置外部中断 MOV IE,A ;使能外部中断 MOV A,#01H ;用于配置触发方式 MOV TCON,A ;触发方式选择下降沿触发 MOV R0,#00H ;按键初始值为零 MOV DPTR,#TABLE ;数据表首地址 LCALL DISPLAY ;调用显示函数 JMP MAIN ;共阴数码管0~9数据表 TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH DISPLAY: MOV A,R0 ;取出按键值 MOV B,#0AH ;用于按键值处理 DIV AB ;A除以B MOV A,B ;将余数放到累加器A MOVC A,@A+DPTR ;取出数据对应数码管数据 MOV P2,A ;数码管显示 JMP DISPLAY ;显示循环 INT0SUB: ;按键外部中断服务函数 INC R0 ;R0自加1 RETI ;中断返回 DELAY30: MOV R7,#0FFH ;延时函数 D0: MOV R6,#0FFH D00: MOV R5,#0FFH D1: DJNZ R5,D1; D10: DJNZ R6,D10; DJNZ R7,D0 RET END ;结束 /////4×4矩阵键盘按键为1-16，按键显示0- 9、a-f； ////////////////// #include default: break;}break;}case 0x0d: {P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=4;show(key);break;} case 0xd0:{key=5;show(key);break;} case 0xb0:{key=6;show(key);break;} case 0x70:{key=7;show(key);break;} default: break;}break;}case 0x0b: {P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=8;show(key);break;} case 0xd0:{key=9;show(key);break;} case 0xb0:{key=10;show(key);break;} case 0x70:{key=11;show(key);break;} default: break;}break;}case 0x07:{P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=12;show(key);break;} case 0xd0:{key=13;show(key);break;} 数码管显示4X4矩阵键盘的键盘号 学院：物理与电子工程学院 专业：自动化 班级：13级7班 学号： 姓名：万意 指导教师：马世榜 日期：2013年12月31日 目录 1引言 (1) 2设计方案 (2) 3硬件设计 (2) AT89S51 (2) 4*4矩阵式键盘 (5) 矩阵式键盘介绍 (5) 键盘扫描原理 (6) 硬件电路连接 (9) 单片机时钟电路 (9) 单片机复位电路 (9) 矩阵式键盘电路 (9) LED数码管显示电路 (9) 4软件设计 (11) 所用软件简介 (11) Keil (11) Proteus (11) 程序流程图 (13) 源程序 (14) 5电路原理图 (16) 参考文献 (17) 1引言 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89S51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 2设计方案 单片机的P1口的～连接4×4矩阵键盘，P0口控制一只数码管，当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。例如，1号键按下时，数码管显示“1”， 14号键按下时，数码管显示“E”等等。本论文主要研究单片机控制的键盘识别显示系统，分别对按键信息和显示电路以及软、硬件各个部分进行研究。 主要内容如下： ①根据矩阵式键盘的特点，进行键盘控制系统的整体研究与设计； ② LED实时显示按键信息； ③采用软件编程的方法实现按键信息的提取和显示。 矩阵键盘与数码管显示 摘要 矩阵式键盘乃是目前使用较为广泛的一种键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。4*4矩阵式键盘采用89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程，单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于数码管显示器，系统灵活性强，易于操作，可靠性能好。单片机简介及主系统电路 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换444器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。单片机在工业控制领域广泛应用，它由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中，本次课程设计我们采用的是AT89C51型号的单片机。 AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，提高了系统的性价比。其最小系统电路图如下：LED数码管显示矩阵键盘按键的设计
单片机实验报告——矩阵键盘数码管显示
按键控制1位LED数码管显示0-9
矩阵键盘控制数码管
矩阵键盘数码管显示键值 程序
矩阵键盘显示电路的设计
51汇编按键数码管程序
4×4矩阵键盘数码管显示 最简便易懂的键盘扫描方法
数码管显示4×4矩阵键盘的键盘号--万意
单片机矩阵键盘与数码管课程设计
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