基于某单片机控制的矩阵键盘显示系统设计

课程设计说明书

单片机原理与接口技术

专业 建筑电气与智能化 学

生

葛益新

班

级 BD 电建101 学号 1020602106

指导教师 吴冬春

完成日期

2014年 1月 17日

目录

一理论部分 (1)

1课题要求与容 (1)

2 系统方案设计 (1)

3 系统硬件的设计 (1)

3.1 STC89C51特性 (2)

3.2 STC89C51部结构框图 (2)

3.3 STC89C51管脚图，实物图 (3)

3.4 I/O口各种不同的工作模式及配置介绍 (3)

3.5I/O线 (3)

3.6单片机最小系统 (4)

3.7矩阵键盘系统设计 (5)

3.8数码管显示电路 (6)

3.9数码管与单片机的连接电路 (7)

4 系统软件设计 (8)

5.仿真图片 (9)

6.设计小结 (10)

7.参考文献 (11)

三附录 (12)

一理论部分

理论设计课题名称：基于单片机控制的矩阵键盘显示系统设计

1课题要求与容

以51为核心的STC89C51单片机为控制芯片，设计制作数码管显示电路，矩阵键盘电路，单片机最小系统电路。

通过程序控制4*4的矩阵键盘，经过单片机处理之后显示在数码管上，当按下键盘上的任意一个键的时候，数码管上会显示相应的数字。因为本系统采用的是单位数码管，所以我们这边用十六进制表示。

设计软件系统和硬件系统，画出硬件系统图和PCB图，最后制作PCB板，满足本次的课程设计要求。

2 系统方案设计

本设计是由4*4的矩阵键盘，晶振电路，8051单片机，复位电路，数码显示电路等组成，矩阵键盘通过软件来控制8051单片机从来改变数码显示器上的数字，其组成框图如下所示：

图1 系统框图

3 系统硬件的设计

本次选用的是以51为核心的STC89C51单片机为主控芯片。此款单片机是STC推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任选，HD版本 8051单片机MAX810专用复位电路。

3.1 STC89C51特性

1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择指令代码完全兼容传统8051

2. 工作电压：5.5V -

3.3V (5V单片机) / 3.8V - 2.0V (3V单片机)

3. 工作频率围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz，实际工作频率可达48MHz.

4. 用户应用程序空间：4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K字节

5. 片上集成1280字节 或512字节RAM

6. 通用I/O口(35/39个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口) ；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7. ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片

8. 有EEPROM功能

9. 看门狗

10.部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有) ，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。

11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

12.外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 。

13. 通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART

14. 工作温度围：-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级)

15. 封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44.

3.2 STC89C51部结构框图

图2 部结构图

3.3 STC89C51管脚图，实物图

图3 STC89C51管脚图图4 STC89C51实物图

3.4 I/O口各种不同的工作模式及配置介绍

STC89C51RC/RD+系列单片机所有I/O口均(新增P4口)有3种工作类型：

准双向口/弱上拉（标准8051输出模式）、仅为输入（高阻）或开漏输出功能。

STC89C51RC/RD+系列单片机的P1/P2/P3/P4上电复位后为准双向口/弱上拉（传统8051的I/O口）模式P0口上电复位后是开漏输出。P0口作为总线扩展用时不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加10K-4.7K上拉电阻。

STC89C51RC/RD+ 的5V单片机的P0口的灌电流最大为12mA,其他I/O口的灌电流最大为6mA。

STC89LE51RC/RD+的3V单片机的P0口的灌电流最大为8mA, 其他I/O口的灌电流最大为4mA。

1. ALE/PROG:地址锁存允许/片EPROM编程脉冲

①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

②PROG功能：片有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

2. PSEN:外ROM读选通信号。

3. RST/VPD:复位/备用电源。

①RST（Reset）功能：复位信号输入端。②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

4. EA/Vpp:外ROM选择/片EPROM编程电源。

①EA功能：外ROM选择端。

②Vpp功能：片有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp

3.5 I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具