單片機(jī)鍵盤顯示接口電路設(shè)計(jì)

1、.中北大學(xué)單片機(jī)及其接口技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院：專 業(yè)：題 目：?jiǎn)纹瑱C(jī)鍵盤顯示接口電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：沈小林 職稱:副教授 2012年6月17日 中北大學(xué)單片機(jī)及其接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11/12學(xué)年第二學(xué)期學(xué) 院：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)鍵盤顯示接口電路設(shè)計(jì)起 迄 日 期：6月11日6月17日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：中北大學(xué)指 導(dǎo) 教 師：沈小林系 主 任：王忠慶下達(dá)任務(wù)書日期: 2012年06月11日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：通過本設(shè)計(jì)，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤及顯示電路設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)

2、要求等）：1、設(shè)計(jì)技術(shù)要求（1）鍵盤：4×4 （2）顯示器：8位LED七段數(shù)碼管2、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)鍵盤及顯示地址譯碼電路、讀寫控制電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路；（2）選擇LED七段顯示器器件和必要譯碼控制器件；（3）用PROTEL（或手工繪制）電原理圖。（4）寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)目的與要求、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)或設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)方案、有關(guān)參數(shù)計(jì)算，主要參考資料及心得體會(huì)等3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：設(shè)計(jì)總結(jié)；原理圖；結(jié)構(gòu)框圖；參考文獻(xiàn)等。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：l 要求按國(guó)標(biāo)GB771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)

3、則書寫，例：1 傅承義，陳運(yùn)泰，祁貴中.地球物理學(xué)基礎(chǔ).：科學(xué)出版社，1985參考資料不得少于10篇5設(shè)計(jì)成果形式及要求：設(shè)計(jì)總結(jié)；系統(tǒng)電原理圖；參考文獻(xiàn)等。6工作計(jì)劃及進(jìn)度：6月11日6月12日6月13日 6月13日6月14日6月15日6月16日6月16日調(diào)研、資料收集；確定設(shè)計(jì)方案（選擇器件等）；設(shè)計(jì)電路；撰寫總結(jié)、設(shè)計(jì)報(bào)告答辯系主任審查意見：簽字：年月日第一章、 緒論89C51是一種帶4KB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦

4、除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。在本次課程設(shè)計(jì)中，便采用89C51單片機(jī)。第二章、 設(shè)計(jì)內(nèi)容一、4×4鍵盤原理：4×4的矩陣鍵盤的連接原理圖如圖1+5V。 10K 89C51輸 P1.0出 P1.1端 P1.2口 P1.3（行掃描） 0 1 2 3 第0行 4 5 6 7 第1行 8

5、9 A B 第2行 C D E F 第3行P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 輸入端口線 （讀入檢查）圖1電路原理圖見附圖一本次設(shè)計(jì)為4×4的矩陣鍵盤，這樣的設(shè)計(jì)可以有效的減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的I/O接口。在這種非編碼鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行有無按鍵按下的程序段，當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵被按下，對(duì)鍵的識(shí)別常采用逐行（逐列）掃描的方法。首先判斷有無按鍵按下。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部行線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入到累加器A中，如果有按鍵按下，會(huì)使列線電平被拉至低電平，是列輸入不全為1。判斷鍵盤哪一個(gè)鍵被按下。方法是

6、：一次給行線送低電平，然后查所有列線狀態(tài)，稱為行掃描，如果全為1，則所按下鍵不在此行，如果不全為1，則所按下鍵必在此行，而且是在與零電平列線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。 在此，按鍵的位置碼并不等于按鍵的實(shí)際定義鍵值，因此還必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即鍵值譯碼，本次設(shè)計(jì)中采用軟件實(shí)現(xiàn)鍵值的譯碼，譯碼方式如下：第0行鍵值為：0行×4+列號(hào)（03）為0、1、2、3；第1行鍵值為：1行×4+列號(hào)（03）為4、5、6、7；第2行鍵值為：2行×4+列號(hào)（03）為8、9、A、B；第3行鍵值為：3行×4+列號(hào)（03）為C、D、E、F；譯碼程序如下：MOV A，R0 ；取行號(hào)送AMOV B

7、，*04 ；每一行按鍵個(gè)數(shù)MUL AB ；行號(hào)×按鍵數(shù)ADD A，R2 ；R2中存放列號(hào)，行號(hào)×按鍵數(shù)+列號(hào)=鍵值，在A中開始鍵盤行掃描流程圖如下：置所有的行為低電平讀取列的狀態(tài)N列中有低電平嗎EKEY:RETSKEY:延時(shí)20msY置行計(jì)數(shù)器=00H，列計(jì)數(shù)器=00H置行輸出掃描初始值為00H輸出行的掃描字，置某一行為低SKEY1：有一列鍵按下S123：讀取列值將行數(shù)+1掃描字左移一位Y NN判斷哪一行按下是最后一行嗎序列號(hào)YEKEY:調(diào)鍵值譯碼程序DKEY：RET圖2二、8位LED七段數(shù)碼管顯示原理：在顯示電路中，需要使用到74LS48與74LS138兩塊集成芯片。74

8、LS48用作七段數(shù)碼管數(shù)值顯示譯碼器，將P0.0-P0.3輸出的數(shù)值BCD碼譯碼后得到的段選碼送給七段數(shù)碼管，使得數(shù)碼管能夠正確顯示數(shù)值。74LS138做選位段譯碼器，將P0.4-P0.6輸出的位選BCD碼轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制反碼，進(jìn)行選位。在本次設(shè)計(jì)中，8為L(zhǎng)ED七段數(shù)碼管均采用共陽(yáng)極接法。通過八個(gè)非門對(duì)74LS138輸出的電平進(jìn)行取反，與74LS48共同實(shí)現(xiàn)共陽(yáng)極接法對(duì)七段LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)。具體電路原理見附圖二。74LS48芯片的電路結(jié)構(gòu)原理及引腳圖：引腳圖中的大寫字母A、B、C、D為BCD碼輸入端，小寫字母a、b、c、d、e、f、g為字型碼輸出端，LT為燈測(cè)試輸入端，RBI為消隱輸入，RB

9、O為消隱輸出。表1為74LS48 BCD-7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器作為段驅(qū)動(dòng)器的輸入輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在使用時(shí)，將芯片的輸入端引腳A、B、C、D與單片機(jī)的P0口相連接，該芯片的輸出端七個(gè)管腳，與LED顯示器的七個(gè)段碼引腳相連接。74LS48的作用是接受來自單片機(jī)的BCD碼型的輸入信號(hào)，經(jīng)鎖存、譯碼和放大后，輸出七段字型碼到LED顯示器，完成對(duì)BCD碼到七段字型碼的鎖存、譯碼和驅(qū)動(dòng)的功能。74LS48 BCD-7段譯碼器輸入/輸出端信號(hào)對(duì)照表輸入端電平輸出端電平顯示字型輸出端電平輸出端電平顯示字型D C B Ag f e d c baD C B Ag f e d c b a0 0 0 0 0 1

10、 1 1 1 1 1(3FH)00 1 0 11 1 0 1 0 11(6DH)50 0 0 10 0 0 0 1 1 0(06H) 10 1 1 01 1 1 1 0 11(7DH)60 0 1 01 0 1 1 0 1 1(5BH)20 1 1 10 0 0 0 1 11(07H)70 0 1 11 0 0 1 1 1 1(4FH)31 0 0 01 1 1 1 1 11(7FH)80 1 0 01 1 0 0 1 1 0(66H)41 0 0 11 1 0 1 1 11(6FH)9表174LS138 為3 線8 線譯碼器工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A

11、)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。其輸入輸出真值表如表2.表2此電路可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種顯示方式：1、靜態(tài)顯示可實(shí)現(xiàn)一位顯示。既選位段選中一位，數(shù)據(jù)段輸出數(shù)值，使得數(shù)碼管顯示數(shù)值。靜態(tài)顯示器的亮度較高。這種顯示方式編程容易，管理也較簡(jiǎn)單，但占用口線資源較多。在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。2、動(dòng)態(tài)顯示可以實(shí)現(xiàn)八位同時(shí)顯示不同數(shù)值。段選碼與位選碼沒送入一次后延時(shí)1ms，因?yàn)槿搜鄣囊曈X暫留時(shí)間為100ms，所以，每次每次顯示的時(shí)間不超過20ms，并保持一段時(shí)間，易造成視覺暫留效果，給人看上去每個(gè)數(shù)碼管總在亮。這種方式

12、稱作軟件掃描顯示。例如要顯示“0123”，必須對(duì)P0口進(jìn)行如下編輯：MOV P0，*80HLCALL DYIMOV P1，*41HLCALL DYIMOV P1，*22HLCALL DYIMOV P1，*13HLCALL DYI第三章、 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我了解了89C51在實(shí)際生活中的一些應(yīng)用，單片機(jī)鍵盤和LED電路的設(shè)計(jì)及工作原理。讓我在學(xué)習(xí)單片機(jī)理論知識(shí)同時(shí)，讓我明白了要在實(shí)際生活中學(xué)會(huì)應(yīng)用，提高了我的動(dòng)手能力，要手腦并用。本次設(shè)計(jì)是通過使用PROTEL軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓我熟悉的掌握了此軟件的基本操作。本來有些遺忘的知識(shí)點(diǎn)通過查參考資料，讓我對(duì)舊的知識(shí)有所鞏固，同時(shí)也明

13、白了原來疑惑的地方。讓我的專業(yè)知識(shí)有一定的提高，且提高我的綜合能力，以便在今后社會(huì)生活中不但要學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來解決實(shí)際問題，而且要不斷的提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力，從而有自己的一些經(jīng)驗(yàn)去解決問題。附錄1：參考文獻(xiàn)：1. 韓焱,張艷華,王康誼.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).：電子工業(yè)出版社,20092. 薛小玲,劉志群,賈俊榮.單片機(jī)接口模塊應(yīng)用與開發(fā)實(shí)例詳解.：北京航天航空大學(xué)出版社，20103. 謝振輝.改進(jìn)式MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn).：科學(xué)出版社，20064. 高偉.AT89單片機(jī)原理及其應(yīng)用.：國(guó)防工業(yè)出版社，20085. 李北明,于銘.單片機(jī)原理與實(shí)踐教程.：哈爾濱工程大學(xué)出版社，20096. 余永