课程设计报告
（单片机原理和应用）
题目名称4x4矩阵式键盘
专业班级
学生姓名
学号
指导教师
4x4矩阵式键盘的设计与仿真
1、设计原理：
1.1 矩阵式键盘工作原理
矩阵式键盘使用于按键数量较多的场合，它由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行、列线分别列接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。无键按下时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平一样为高电平。这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。一个4x4的行列可以构成一个16按键的键盘。
本次以扫描法来识别按键。在扫描法中分两步处理按键，首先是判断有无键按下，让所有的列线置高电平，检查各行线电平是否有变化，如行线有一个为高，则有键按下。当判断有键按下时，使列线依次变低，其余各列为高电平，读行线，进而判断出具体哪个键被按下。
下表为7段共阴极段码表：
显示字符共阴极段码显示字符共阴极段码
“0”3FH “8”7FH
“1”06H “9”6FH
“2”5BH “A”77H
“3”4FH “b”7CH
“4”66H “C”39H
“5”6DH “d”5EH
“6”7DH “E”79H
“7”07H “F”71H
“灭“00H
1.2 实验环境
Keil uVision3
proteus 7
1.3 功能设计描述
由4x4组成16个按钮矩阵式键盘
按键成功会在7段LED显示该按键的键号
1.4 主要知识点
Keil uVision3的使用及调试
proteus 7的使用及调试
键盘接口、LED 显示接口、模拟电路的相关知识
2、实现及编程
2.1
2.2电路原理图
2.3程序内容
4x4行列式键盘识别
7段数码管输出
2.4 汇编源程序
LINE EQU 30H
ROW EQU 31H
VAL EQU 32H
ORG 00H
START: MOV DPTR,#TABLE ;段码表首地址
MOV P2,#00H ;数码管显示初始化
LSCAN: MOV P3,#0F0H ;电平,行线置低电平
L1: JNB P3.0,L2 ;逐行扫描
LCALL DELAY50ms ;调用延时，消除抖动
JNB P3.0,L2
MOV LINE,#00H ;存行号
LJMP RSCAN
L2: JNB P3.1,L3
LCALL DELAY50ms
JNB P3.1,L3
MOV LINE,#01H
LJMP RSCAN
L3: JNB P3.2,L4
LCALL DELAY50ms
JNB P3.2,L4
MOV LINE,#02H
LJMP RSCAN
L4: JNB P3.3,L1
LCALL DELAY50ms
JNB P3.3,L1
MOV LINE,#03H
RSCAN: MOV P3,#0FH ; 列线置低电平,行线置高电平
C1: JNB P3.4,C2 ;逐列扫描
MOV ROW,#00H ;存列号
LJMP CALCU
C2: JNB P3.5,C3
MOV ROW,#01H
LJMP CALCU
C3: JNB P3.6,C4
MOV ROW,#02H
LJMP CALCU
C4: JNB P3.7,C1
MOV ROW,#03H
CALCU: MOV A,LINE ;根据行号和列号计算键值
MOV B,#04H
MUL AB ;A与B相乘后，高位赋给B，低位赋给A ADD A,ROW
MOV VAL,A ;存键值
MOVC A,@A+DPTR ;要据键值查段码
MOV P2,A ;输出段码显示
LJMP LSCAN
DELAY50ms: MOV R6,#3DH ;延时50ms子程序
Lop: MOV R7,#0FFH
DJNZ R7,$
DJNZ R6,Lop
RET
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ; 共阴极LED段码表
DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H
END
3、调试及测试
3．1调试
通过按下4x4行列式键盘的按键，并在7段led显示所按下的键值，如按下F后显示如下图：
3．2出现的问题及解决
当在选7段显示数码管时，由于不知道哪个类型是共阴极的，所以就随便选了一个，以至于在运行的时候数码管没有显示，后给换了另一个类型的，即可。还有就是在运行时，引脚处的蓝色点代表低电平，红色是高电平，那么我觉得灰色的点按解释应该也是高电平，后去网上查，说是灰色的点代表未接入信号或者为三态。
4、课程设计总结
4.0 设计中存在的问题及对策
设计中，由于对器件名称的不熟悉，以至于找到器件比较费时；在编写程序时，不知道如何计算键值，后去网上搜索一些程序来参考。
4.1 在此设计基础上还可以增加的功能及设计思路
可在此基础上，可增加简易电子琴的功能。可加一个喇叭和一个音乐控制开关，并可加一个内部时钟电路和音乐输出电路。也可用到调节时钟、抢答器、计算器等。
4．2通过本课程设计的收获及感想
通过本次课程设计，懂得了4x4矩阵式键盘接口的工作原理及其的按键识别方法（扫描法）；通过自己动手操作，对于消除抖动和计算显示键值有了更深的理解；也对Keil uVision3的使用及调试和proteus 7的使用及调试有了进一步的了解，至少最基本的懂一些；了解了LED显示接口的原理等的相关知识。觉得自己本次的课程设计过于简单，实现也不难；但观有些设计，电路图过于复杂，即使参考也不是看的很懂，所以就设计一个简单易懂的。
长沙学院 《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目液晶显示4*4矩阵键盘按键号 程序设计 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 电气1班 姓名龙程 学号2011024109 指导教师刘辉、谢明华、王新辉、马凌 云 起止日期2014.5.19—2014.5.30
长沙学院课程设计鉴定表
《单片机技术及应用》课程设计任务书系(部)：电子与电气工程系专业：11级电子一班指导教师：谢明华、刘辉
目录 前言 (5) 一、课程设计目的 (6) 二、设计内容及原理 (6) 2.1 单片机控制系统原理 (6) 2.2阵键盘识别显示系统概述 (6) 2.3键盘电路 (7) 2.4 12864显示器 (8) 2.5整体电路图 (9) 2.6仿真结果 (9) 三、实验心得与体会 (10) 四、实验程序 (10) 参考文献 (18)
前言 单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器 应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；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。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。 是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。而第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，是RCA公司乔治·海尔曼带领的小组开发的。 LED点阵屏通过LED(发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。 交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键， 键盘是合理的。
南京林业大学 实验报告 基于AT89C51 单片机4x4矩阵键盘接口电路设计 课程机电一体化设计基础 院系机械电子工程学院 班级 学号 姓名
指导老师杨雨图 2013年9月26日
一、实验目的 1、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。 2、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。 3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。 5、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。 二、实验要求 通过实训，学生应达到以下几方面的要求： 素质要求 1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。 2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立 工作能力。 能力要求 1.模拟电路的理论知识 2.脉冲与数字电路的理念知识 3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力 4.能熟练的编写8951单片机汇编程序 5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真 三、实验工具 1、软件：Proteus软件、keil51。 2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板 四、实验内容
1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格 元器件的作用。 2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序 3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 4、运用仿真软件对电路进行仿真。 五．实验基本步骤 1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。 3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状 态和按键开关的对应关系。 4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。 5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。 6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。 7、检查验证结果。 六、实验具体内容 使用单片机的P1口与矩阵式键盘连接时，可以将P1口低4位的4条端口线定义为行线，P1口高4位的4条端口线定义为列线，形成4*4键盘，可以配置16个按键，将单片机P2口与七段数码管连接，当按下矩阵键盘任意键时，数码管显示该键所在的键号。 1、电路图
湖南工业大学 课程设计 资料袋 电气与信息工程学院（系、部）2009--2010 学年第 1 学期课程名称单片机应用系统指导教师贺正芸 学生姓名专业班级电子信息科学与技术学号 题目4*4矩阵键盘 成绩起止日期2009 年11 月23 日～2009 年12 月04 日 目录清单 序号材料名称资料数量备注 1 课程设计任务书 2 课程设计说明书 3 课程设计图纸张 4 5 6
湖南工业大学 课程设计任务书 2009 —2010 学年第 1 学期 电气与信息工程学院（系、部）电子信息科学与技术专业班级 课程名称：单片机应用系统 设计题目：4*4矩阵键盘 完成期限：自2009 年11 月9 日至2009 年11 月20 日共 2 周 内容及任务 由P1.0—P1.3（列）和P1.4—P1.7（行）组成4*4矩阵键盘，P0口接LED静态显示电路。由于P0口内部无上拉电阻，因此必须外部接上上拉电阻，其阻值的选择可以根据LED 数码管发光电流及其亮度来决定，参考值为560欧姆。编写4*4键盘的驱动程序。 编写主程序，当按键按下时，能够在数码管显示器与按键的键值对应的数字。 进度安排 起止日期工作内容2009．11．23-2009.11.24 设计内容及基本原理 2009．11.25-2009.11.27 进行系统的软件设计，2009．11.28-2009.12.04 进行系统的硬件设计 主 要 参 考 资 料 [1] 欧伟明.单片机原理与应用. 电子工业出版社，2009年 指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日
单片机应用系统 4*4矩阵键盘设计说明书 学生姓名 班级电科072 学号 成绩 指导教师(签字) 起止日期：2009 年11 月23 日至2009 年12 月4 日 电气与信息工程学院（部）
51单片机实现数码管显示矩阵键盘键入值 #include
case 0xe0:num=0;break; case 0xd0:num=1;break; case 0xb0:num=2;break; case 0x70:num=3;break; } } } P0=0xfd; temp=P0; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(100); if(temp!=0xf0) { switch(temp) { case 0xe0:num=4;break; case 0xd0:num=5;break; case 0xb0:num=6;break; case 0x70:num=7;break;
} } P0=0xfb; temp=P0; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(100); if(temp!=0xf0) { switch(temp) { case 0xe0:num=8;break; case 0xd0:num=9;break; case 0xb0:num=10;break; case 0x70:num=11;break; } } } P0=0xf7; temp=P0;
/*--------------------------------------------------------------------------------------* 矩阵键盘驱动 * 文件: keyboard.c * 编写人：LiuHui * 描述：扫描4x4 矩阵键盘输入，并返回键值 * 适用范围：驱动采用ST3.5 库编写，适用于STM32F10x 系列单片机 * 所用引脚：PA0-PA7 * 编写时间：2013 年11 月22 日 * 版本：1.0 --------------------------------------------------------------------------------------*/ #include "stm32f10x.h" #include "keyboard.h" #include "dealy.h" /*--------------------------------矩阵键盘初始化----------------------------------------* 功能：初始化stm32 单片机GPIO //PA0-PA7 * 参数传递： * 输入：无 * 返回值：无 --------------------------------------------------------------------------------------*/ void KeyBoard_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7); } /*------------------------------矩阵键盘扫描--------------------------------------------* 功能：扫描矩阵键盘，并返回键值 * 参数： * 输入：无 * 返回：有键按下返回该键值 * 无键按下时则返回0 --------------------------------------------------------------------------------------*/ u8 Read_KeyV alue(void) { u8 KeyV alue=0; if((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xff)!=0x0f) {
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。第一章硬件部分 (5) 第一节AT89C51 (5) 第二节4*4矩阵式键盘 (8) 第三节LED数码管 (11) 第四节硬件电路连接 (13) 第二章软件部分 (15) 第一节所用软件简介 (15) 第二节程序流程图 (18) 第三节程序 (20) 第三章仿真结果 (23) 心得体会 (26) 参考文献 (27)
第一章硬件部分 第一节AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51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。引脚如图所示 AT89C5 图1 AT89C51管脚 图 AT89C51其具有以下特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 接口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用课程设计 1．课程设计应达到的目的 本课程是继《单片机原理及应用B》课程之后，训练学生综合运用上述课程知识，进行单片机软件、硬件系统设计与调试，使学生加深对单片机结构、工作原理的理解，提高学生综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和单片机最小应用系统的设计技能。通过课程设计，达到理论与实际应用相结合，增强学生对综合电子系统设计的理解，掌握单片机原理就应用的设计方法以及C51编程的能力，并能够在这个基础上进行实际项目的程序设计及软硬件调试，增强学生的工程实践能力。 2．课程设计题目及要求
带存储播放功能的简易电子琴设计 要求：利用行列式键盘和数码管，来控制并显示和产生不同频率的声音。其他扩展功能学生可自己添加，功能不限定与此。 3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕（1）了解相关理论知识，掌握基本的原理，理解相关特殊功能寄存器的设置。 （2）完成电路板的组装 （3）完成硬件电路的测试、以及软件的编程 （4）最终完成具体的课设任务。 4．主要参考文献 1．张洪润等．单片机应用设计200例．北京：北京航空航天大学出版社，2006 2. 胡汉才.单片机原理及其接口技术. 北京：清华大学出版社，2010 3．夏继强等．单片机实验与实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006 4. 倪晓军等.单片机原理与接口技术教程.北京：清华大学出版社，2007 5(1)硬件方面：单片机。4*4行列式键盘，蜂鸣器，独立数码管，独立建。硬件部分采用逐列扫描，16个键位对应16个音，不断检测16键位，当某个键位被按下，先检测哪一列再检测哪个按键被按下，同时设置四个功能键，p1.0,p1.1播放歌曲，p1.2暂停，p1.3复位，可控制歌曲的播放。 插入图片 （2）音乐频率 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。单片机12MHZ晶振，高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示： 音符频率简码值（T值） 低3 M 330 64021 低4 FA 349 64103 低5 SO 392 64260 低6 LA 440 64400 低7 SI 494 64524 中 1 DO 523 64580 中 2 RE 587 64684 中 3 M 659 64777 中 4 FA 698 64820 中 5 SO 784 64898 中 6 LA 880 64968
题目名称:4×4矩阵式键盘 队员：伍星刘晓峰陈仁凤 摘要： 本系统采用AT89S52为控制核心。采用4X4键盘，通过8位数码管显示动态扫描0—F 16个数字。 关键词： AT89S52键盘数码管显示 Abstract: This system USES AT89S52 devices as control https://www.doczj.com/doc/2d16892131.html,ing 4X4 keyboard, through eight digital tube display dynamic scan 0-16 F. Keyword: AT89S52 Keyboard LED Display
目录 1 方案论证与比较 (3) 1.1采样方法方案论证 (3) 1.2处理器的选择方案论证................................................. 错误！未定义书签。 1.3周期性判别与测量方法方案论证................................. 错误！未定义书签。 2 系统设计 (3) 2.1总体设计 (3) 2.2单元电路设计 (5) 2.2.1 前级阻抗匹配和放大电路设计 (5) 2.2.2 AD转换及控制模块电路设计 (6) 2.2.3 功率谱测量单元电路设计 (6) 3 软件设计 (7) 4系统测试 (8) 5 结论 (9) 参考文献： (9) 附录： (9) 附1：元器件明细表： (9) 附2：仪器设备清单 (9) 附3：电路图图纸 (10) 附4：程序清单 (11)
1.方案论证与比较 1.1采样方法比较与选择 方案一：采用FPGA作为系统主控器。FPGA可实现各种复杂逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，IO资源丰富、易于进行功能扩展，处理速度快，但适用于大规模实时性要求较高的系统，价格高，编程实现难度大。用液晶显示器进行键盘扫描，价格偏高，程序复杂，故不选择此方案 方案二: 采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一个低功耗、高性能8位单片机，片内含8 KB Flash片内程序存储器，256 Bytes RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断等。价格便宜，使用方便，编程实现难度低，适合用来实现本系统的控制功能。 P0.0-P0.7端口作为数码管段选，P2.0-P2.7端口作为数码管位选，P3.0-P3.7作为键盘输入端口。8位LED数码管进行动态显示。 综上分析，本设计选择方案二。 2 系统设计 2.1 总体设计 16个键盘通过AT89S52进行动态扫描，在8位数码管可以动态显示0-F 16个数字。手动复位键可以达到清零的效果。
51单片机矩阵键盘与8051连接设计 众所周知，51单片机一般的键盘检测原理为非编码键盘检测，没有专门用来产生键编码号或键值的电路芯片;而我们使用的电脑键盘为编码键盘，通过编码电路芯片为每个按键产生一个编码号，可以通过串行总线把键值传输给电脑。在进行矩阵键盘检测时，书本或老师一般教的都是扫描检测，即一行一行地检测或者一列一列地检测，代码繁琐复杂，且缺点很多(例如执行效率较低)。 举例电路： 矩阵键盘与8051连接如上图所示，首先，令P3=0x0f，
检测P30、P31、P32、P33哪一行被按下，将此时P3的值存入寄存器1。然后，令P3=0xf0 | 寄存器1，检测P34、P35、P36、P37哪一列被按下，将此时P3的值存入寄存器2。最后，把寄存器1的值和寄存器2的值组合起来即可得到矩阵键盘的编码。 代码如下： #include《reg52.h》 unsigned char NUM=1; /*----------------------------- 特殊功能位定义 -----------------------------*/ sbit L1=P0 ; sbit L2=P0 ; sbit L3=P0 ; sbit L4=P0 ; sbit L5=P0 ; sbit L6=P0 ; sbit L7=P0 ; sbit L8=P0 ; sbit DUAN=P2 ; sbit WEI=P2 ; /*-----------------------------
定时器0初始化函数 -----------------------------*/ void init() { EA=1; ET0=1; TMOD=0X01; TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; } /*----------------------------- 中断服务函数 -----------------------------*/ void TImer0()interrupt 1 { TR0=0; //定时终止 TH0=(65536-10000)/256; //定时器0初值重装TL0=(65536-10000)%256; NUM--; } /*-------------------------------------------------- 矩阵键盘检测兼编码函数
标题:键盘接口电路 教学目标与要求： 1.键盘去抖动和连接、控制方式 2.独立式按键及其接口电路 3.矩阵式键盘及其接口电路 授课时数：2 教学重点：.矩阵式键盘及其接口电路 教学内容及过程: 一、键盘接口概述 1、按键开关去抖动问题 机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图9-11所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5 10 ms 在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器构成去抖动电路。图9-12是一种由R-S触发器构成的去抖动电路，当触发器一旦翻转，触点抖动不会对其产生任何影响。 软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10 ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步 骤进行确认，从而可消除抖动的影响。
2.编制键盘程序 一个完善的键盘控制程序应具备以下功能： (1) 检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施，消除键盘按键机械触点抖动的影响。 (2) 有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。 (3) 准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。 二、独立式按键 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1. 独立式按键结构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图7.4所示。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。 2.矩阵式键盘 I/O端线分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，按键按下时，行线与列线发生短路。特点： ①占用I/O端线较少； ②软件结构教复杂。 适用于按键较多的场合。 3.键盘扫描控制方式 ⑴程序控制扫描方式 键处理程序固定在主程序的某个程序段。 特点：对CPU工作影响小，但应考虑键盘处理程序的运行间隔周期不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 ⑵定时控制扫描方式 利用定时/计数器每隔一段时间产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。 特点：与程序控制扫描方式的区别是，在扫描间隔时间内，前者用CPU工作程序填充，后者用定时/计数器定时控制。定时控制扫描方式也应考虑定时时间不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 ⑶中断控制方式 中断控制方式是利用外部中断源，响应键输入信号。 特点：克服了前两种控制方式可能产生的空扫描和不能及时响应键输入的缺点，既能及时处理键输入，又能提高CPU运行效率，但要占用一个宝贵的中断资源。 三、独立式按键及其接口电路 1、按键直接与I/O口连接
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39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //************************************************************ // 扫描方法二： 06.8.15 添加 4X4矩阵键盘线翻转识别法函数 // 硬件连接 : // | | | | // / | / | / | / | // P X.7 -------/--|---/--|--/--|--/--| 每个按键对应的识别码是：0x77,0x7b,0x7d,0x7e // | | | | // / | / | / | / | // P X.6 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xb7,0xbb,0xbd,0xbe // | | | | // / | / | / | / | // P X.5 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xd7,0xdb,0xdd,0xde // | | | | // / | / | / | / | // P X.4 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xe7,0xeb,0xed,0xee // | | | | // | | | | // P X.3 ----------| | | | // | | | // | | | // P X.2 ----------|------| | | // | | // | | // P X.1 ----------|------|-----| | // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //***************************************************************** // 扫描方法三： 06.8.16 添加 4X4矩阵键盘行扫描识别法函数（只返回4个识别码） // 硬件连接 : // | | | |
/*编译环境：Keil 7.50A c51 */ /*******************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include
/*风清云扬*/ # include } else if(temp0==0x0b) { switch (temp1) { case 0xe0: num=12;break; case 0xd0: num=11;break; case 0xb0: num=10;break; case 0x70: num=9;break; default:num=0;break; } } else if(temp0==0x07) { switch (temp1) { case 0xe0: num=16;break; case 0xd0: num=15;break; case 0xb0: num=14;break; case 0x70: num=13;break; default:num=0;break; } } } } return num; } void main() { char num; while(1) { num=key_scan(); P2=num/10; P3=num%10; } } ;lab5_asm ;vol 1.0 ;zqy ;2012/2/18 ;定义初始化 LED_CHABIT PSW数码管显示标志位，为1显示十位，为0显示个位;数字0-9 ORG 00H JMP START ORG 000BH JMP INT_T0转到中断服务程序，更改数码管显示 ORG 0100H LED_TAB1:DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH DB 0FDH,87H,0FFH,0EFH,0BFH DB 86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH LED_TAB2: DB 0BFH,0BFH,0BFH,0BFH,0BFH DB 0BFH,0BFH,0BFH,0BFH,0BFH DB 86H,86H,86H,86H DB 86H,86H,86H START: ;工作寄存器和某些数据单元的初始化 MOV R0,#0 ;数码管显示初始化 SETB LED_CHA MOVDPTR, #8300H位选地址赋给DPTR高八位P2 口，选中U13锁存器 MOVA,#OFEH位选数据，选中个位数码管，置低为选中 MOVX@DPTR,脸选数据，对片外I/O 口的外设芯片访问 MOVDPTR,#8200H段选地址 MOVA,#OBFH段选数据，个位显示0 MOVX@DPTR, A ;定时器初始化 MOV IE,#82H开启定时器T0中断 MOV TMOD,#01H设定定时器T0为模式1 MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H装入初值,10MS 延时12MHZ SETB TRC启动定时器T0 KEY: ;按键处理 LCALL KEY_START用判断有无键按下子程序 JZ KEY无键按下，重新扫描 LCALL KEY_DELAY键按下，延时去抖 LCALL KEY_START AVR简单好用的4x4矩阵键盘 // Target : ATMEGA16// Crystal: 8.0000Mhz //key.h #ifndef _4X4_H_#define _4X4_H_ #define No_key 255 #define key_port PORTB#define key_port_ddr DDRB#define key_port_pin PINB unsigned char keyboard_Scan(void); #endif //key.c #include #include #include “key.h” const unsigned char key_table[16] = { 1, 2, 3,12, 4, 5, 6,13, 7, 8, 9,14, 10,0,11,15, }; void delay_1ms(void)//1ms 延时函数{ unsigned int i; for (i=0;i//4x4 矩阵键盘 扫描函数 unsigned char keyboard_Scan(void){ unsigned char temp,key,row,Column; key_port_ddr = 0b00001111;// 高四位输入行线/低四位输出列线key_port= 0b11110000;// 高四位打开上拉电阻/低四位输出低电平delay_nus(5);// 延时5us if((key_port_pin & 0xF0)!= 0xF0)// 作初检查有否键按下,没有,就返回{// 如果行 线不全为1,可能有键按下delay_nms(5);// 延时去抖动 //设置列线初始值 3~0=1110for(Column=0,key_port=0b11111110;Column//main.c #include #include 单片机矩阵键盘毕业设计 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： 矩阵键盘扫描原理 方法一： 逐行扫描：我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。 方法二： 行列扫描：我们可以通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断是哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。 //行列扫描 #include { unsigned char a,b; for(a=38;a>0;a--) for(b=130;b>0;b--); } void keydown() //检测按下，按下时需要消抖，检测松开，返回按键值//没有按键时保持 { unsigned char n=0,key; GPIO_KEY=0x0f; if(GPIO_KEY!=0x0f)//读取按键是否按下 { delay10ms(); //延时10ms消抖 if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次检测按键是否按下 { GPIO_KEY=0x0f;//测试列 switch(GPIO_KEY) { case 0x07: key=0;break; case 0x0b: key=1;break; 4×4矩阵键盘51单片机识别实验与程序 1．实验任务 如图4.14.2所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。对应的按键的序号排列如图4.14.1所示 图4.14.1 2．硬件电路原理图 图4.14.2 3．系统板上硬件连线 （1．把“单片机系统“区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4 R1－R4端口上； （2．把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。 4．程序设计内容 （1．4×4矩阵键盘识别处理 （2．每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键 的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电 阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的 任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还 要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码， 使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回 馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 5．程序框图 图4.14.3 C语言源程序 #include 51单片机矩阵键盘程序示例
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