44矩陣鍵盤(pán)成功調(diào)試龔[11111]

1、摘 要單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、開(kāi)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面，而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇尤為重要。C51提供高效的代碼，結(jié)構(gòu)化的編程和豐富的操作符，多被采用。C51是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的

2、控制。本課程設(shè)計(jì)以AT89S51芯片為核心，程序設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言，輔以必要的電路，并運(yùn)用proteus軟件設(shè)計(jì)了4*4矩陣鍵盤(pán)仿真。目 錄前 言 第一章 單片機(jī)的概述單片微型計(jì)算機(jī)single chip microcomputer簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器micro controller unit或嵌入式控制器embedded controller。它將計(jì)算機(jī)的根本部件微型化，使之集成在一塊芯片上的微機(jī)。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化裝置、智能化

3、儀器儀表、過(guò)程控制和家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。用C51進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。采用C51可以很容易的進(jìn)行單片機(jī)的程序移植工作，有利于產(chǎn)品中的單片機(jī)的重新選型。隨著國(guó)內(nèi)單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具研制水平的提高，現(xiàn)在的單片機(jī)仿真器普遍支持C51程序的調(diào)試，為單片機(jī)編程使用C51提供了便利的條件。圖2-10：源程序的編譯第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)原理 鍵盤(pán)為4*4矩陣式連接，一共有16個(gè)按鍵。 工作原理為：P1端的低四位為列，高四位行。所先置低四位為低，高四位為高，當(dāng)有按鍵按下時(shí)高四位就會(huì)有某位被拉低。只要判斷高四位不為全高就說(shuō)明有按鍵按下。判斷有按鍵按下后就要判斷是某位

4、按下的，方法為，選將高四位的某一位置低。判斷低四位是否有低電平出現(xiàn)。依次對(duì)高四位的每位置低并判斷低四位出現(xiàn)的低電平。如高四位某位置低后低四某也有出現(xiàn)低電平。這樣就能判斷出低四位與高四位相連的位某位按鍵被按下了。通過(guò)定義好的編碼就可以查出是某個(gè)按鍵被按下了，程序?qū)存I值通過(guò)查表并發(fā)送到LED上顯示。 3.2電路組成鍵盤(pán)局部鍵盤(pán)是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備，操作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通訊。鍵是一種常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)，平時(shí)常態(tài)鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合短路。鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件譯碼實(shí)現(xiàn)，并能產(chǎn)生鍵編號(hào)或鍵值的稱為編

5、碼鍵盤(pán)，如BCD碼鍵盤(pán)、ASCII碼鍵盤(pán)等；而缺少這種鍵盤(pán)編碼電路要靠自編軟件識(shí)別的稱為非編碼鍵盤(pán)。在單片機(jī)組成的電路系統(tǒng)及智能化儀器中，用得更多的是非編碼鍵盤(pán)。判別鍵值方法：我們選用的44鍵盤(pán)，使用掃描法掃描鍵值。過(guò)程如下： 判別有無(wú)鍵按下。由單片機(jī)I/O口向鍵盤(pán)送輸出掃描字，然后讀入輸入行線狀態(tài)來(lái)判斷。其方法是：向列線輸出全掃描字00H，即把全部列線置為低電平，然后將行線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為“1”。判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵按下。由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)。其方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為“1”

6、，那么所按下之鍵不在此列。如果不全為“1”，那么所按下之鍵必在此列，而且是在與低電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。 確定鍵盤(pán)上每個(gè)鍵的鍵值。鍵值賦值的最直接方法是將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤(pán)掃描程序執(zhí)行到該列置“0電平，讀出各行狀態(tài)為非全“1狀態(tài)，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值 鍵盤(pán)與單片機(jī)接口。矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。一個(gè)4*4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)有16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。 LED顯示單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱LEDLight Emitting Diode，近幾年也有配置CRT顯示器的。而目前在

7、單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示器來(lái)顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。 單片機(jī)中通常用七段LED構(gòu)成字型“8，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管以顯示小數(shù)位！這種顯示器有共陰和共陽(yáng)兩種！發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的公共端稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。(1) LED顯示結(jié)構(gòu)與原理LED(Light Emintng Diode)是當(dāng)外加電壓超過(guò)額定電壓時(shí)發(fā)生擊穿而發(fā)出可見(jiàn)光。LED的工作電流通常在220mA范圍內(nèi)，工作壓降2V左右，使用時(shí)必須加限流電阻。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)通常使用8個(gè)發(fā)光二被管顯示器。其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成7筆字

8、形,另一個(gè)構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，通稱7段LED。LED分為共陰極接法(8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起)和共陽(yáng)極接法(8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在起)。通過(guò)控制這個(gè)公共端，可使該位亮或暗。如共陰極端接地或共陽(yáng)極接高電平，那么該位顯示器有效，反之無(wú)效。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中，7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8的各個(gè)筆劃段 a_g,另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆畫(huà)即亮；不加電壓那么暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。 (2) LED顯示器接口及顯示方式 LED顯示器有靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通

9、或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極接地；假設(shè)為共陽(yáng)極那么接+5V電源。正因?yàn)槿绱?，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I/O口線資源較多。因此，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。動(dòng)態(tài)掃描是將各個(gè)LED數(shù)碼管的7段字線并聯(lián)使用，而每個(gè)數(shù)碼管的公共極(共陰極或共陽(yáng)極)分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)器接I/O的一個(gè)口線。當(dāng)輪流選通每個(gè)數(shù)碼管的公共極時(shí)，那么數(shù)碼管將輪流顯示有關(guān)字符。由于入的視覺(jué)特性、所能看到的是同時(shí)燃亮的字符。晶振電路簡(jiǎn)單地說(shuō)沒(méi)有晶振電路就沒(méi)有時(shí)鐘周期，沒(méi)有時(shí)鐘周期，就無(wú)法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無(wú)法工作。單片機(jī)工作時(shí)

10、，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步的執(zhí)行。單片機(jī)訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為而一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇了12MHZ晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12us，它的一個(gè)機(jī)器周期是12*1/12us,也就是1us。 單片機(jī)的晶振電路是一種典型電路，分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種。內(nèi)部時(shí)鐘的晶振頻率一般選擇在4MHZ12MHZ之間，外接兩個(gè)諧振電容，該電容的典型值為30pF但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需根據(jù)實(shí)際起振情況選擇。如果單片機(jī)的時(shí)鐘必須使用某一個(gè)外接的時(shí)鐘信號(hào)，就不要外界晶振。由于此時(shí)的外接晶振引腳上沒(méi)有晶振信號(hào)輸入，內(nèi)部的時(shí)鐘電路將停振。

11、這種方式稱為外部時(shí)鐘方式。3.3功能和原理圖實(shí)現(xiàn)功能矩陣式鍵盤(pán)中的鍵實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)位于行線和列線的交點(diǎn)處。本設(shè)計(jì)使用的是4行*4列的16鍵陣列式鍵盤(pán)，當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線接通，相應(yīng)行線或列線的電平發(fā)生變化，從而確定被按下的功能鍵。在仿真軟件中，按下相應(yīng)的功能鍵后，LED顯示器就會(huì)顯示出0f相應(yīng)的字符。3.3.2硬件電路原理圖圖3-1 ：硬件電路原理圖 3.4系統(tǒng)與硬件的連接 1把“單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的P3.0P3.7端口連接到“4X4行列式鍵盤(pán)區(qū)域中的C1C4R1R4端口上。2把“單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的P0.0/AD0P0.7/AD7端口連接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊區(qū)域中

12、的任一ah端口上；要求：P0.0/AD0對(duì)應(yīng)著a，P0.1/AD1對(duì)應(yīng)著b，P0.7/AD7對(duì)應(yīng)著h。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序框圖 圖4-1 ：程序框圖4.2源程序匯編語(yǔ)言(Assembly Language)是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言.匯編語(yǔ)言是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語(yǔ)言。匯編作為一門(mén)語(yǔ)言具有編程語(yǔ)言的一般特性，而高級(jí)語(yǔ)言大都編譯為匯編指令，最終轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令得以執(zhí)行。本設(shè)計(jì)是采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)的，44矩陣式鍵盤(pán)程序如下：;定義單元;COUNT EQU 30H;入口地址; ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RE

13、TI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI;主程序入口; ORG 0100H START: LCALL CHUSHIHUA LCALL PANDUAN LCALL XIANSHI LJMP START;初始化程序;CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00H RET;判斷哪個(gè)按鍵按下程序;PANDUAN: MOV P3,#0FFH CLR P3.4 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SW1 LCALL DELAY10MS JZ SW1 MOV

14、A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0 LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4 LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8 LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOP LJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SW2 LCALL DELAY10MS JZ SW2 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,K5 M

15、OV COUNT,#1 LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5 LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9 LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOP LJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SW3 LCALL DELAY10MS JZ SW3 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2 LJMP DKK9: CJNE A,#0

16、DH,KA MOV COUNT,#6 LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14KC: NOP LJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SW4 LCALL DELAY10MS JZ SW4 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,KD MOV COUNT,#3 LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7 LJMP DKKE: C

17、JNE A,#0BH,KF MOV COUNT,#11 LJMP DKKF: CJNE A,#07H,KG MOV COUNT,#15KG: NOP LJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET;顯示程序;XIANSHI: MOV A,COUNT MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAYSK: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ SK RET;10ms延時(shí)程序;DELAY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET

18、;200ms延時(shí)程序;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MS DJNZ R5,LOOP RET;共陰碼表;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;結(jié)束標(biāo)志; END第五章 程序的編譯調(diào)試與仿真5.1程序的編譯第一步： 雙擊Keil uVision2的桌面快捷方式，啟動(dòng)Keil集成開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)軟件。軟件啟動(dòng)后的界面第二步： 新建文本編輯窗。點(diǎn)擊工具欄上的新建文件快捷按鍵，即可在工程窗口的右側(cè)翻開(kāi)一個(gè)新的文本編輯窗 第三步：輸入源程序。在新的文本編輯窗中

19、輸入源程序，輸入?yún)R編語(yǔ)言程序。第四步：保存源程序。保存文件時(shí)必須加上文件的擴(kuò)展名，如果你使用匯編語(yǔ)言編程，那么保存時(shí)文件的擴(kuò)展名為“.asm。 第五步：新建立Keil工程。點(diǎn)擊 工程 新建工程 命令。在保存工程對(duì)話框中輸入你的工程的文件名，Keil工程默認(rèn)擴(kuò)展名為.uv2，輸入名稱后保存，將出現(xiàn)選擇設(shè)備對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇CPU的型號(hào)。第六步：選擇CPU型號(hào)。為工程選擇CPU型號(hào)，本新建工程選擇了ATMEL公司的AT89C51.第七步：參加源程序到工程中。在選擇好CPU型號(hào)后，點(diǎn)擊確定按鈕返回主界面，此時(shí)可見(jiàn)到工程管理窗中出現(xiàn)“Target 1，點(diǎn)擊“Target 1前面的“號(hào)展開(kāi)下一層的“

20、Source Group 1”文件夾，此時(shí)的新工程是空的，“Source Group 1”文件夾中什么文件都沒(méi)有，必須把剛剛輸入的源程序參加到工程當(dāng)中。右擊工程管理窗中的“Source Group 1”，出現(xiàn)下拉菜單，點(diǎn)擊“增加文件到組Source Group 1命令，將出現(xiàn)添加文件對(duì)話框。在添加文件對(duì)話框中，找到要添加到工程中的源程序文件。雙擊該文件lich1.asm，即可將該文件添加到工程當(dāng)中，另外也可以單擊lich1.asm選中該文件，再點(diǎn)擊Add按鈕，也可以把文件參加工程中。此時(shí)此時(shí)應(yīng)該點(diǎn)擊“確定按鈕，返回到前一對(duì)話框，再點(diǎn)擊“關(guān)閉按鈕，返回到主界面。當(dāng)給工程添加源程序文件成功后，工程

21、管理器中的“Source Group 1”文件夾的前面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“+號(hào)，單擊“+號(hào)，展開(kāi)文件夾，可以看到lich1.a，雙擊即可翻開(kāi)該文件進(jìn)行編輯修改源程序第八步：工程目標(biāo)Target 1屬性設(shè)置。在工程工程管理窗中的Target 1文件夾上右擊，出現(xiàn)下拉菜單，點(diǎn)擊“目標(biāo)Target 1屬性命令，就進(jìn)入目標(biāo)屬性設(shè)置界面。工程目標(biāo)屬性設(shè)置。該頁(yè)面單片機(jī)的晶振頻率、存儲(chǔ)器等，我們把晶振的頻率改為11.0592，工程輸出設(shè)置。注意：如果要進(jìn)行單片機(jī)寫(xiě)片實(shí)驗(yàn)，那么一定要把“E生成HEX文件選項(xiàng)選中，程序編譯后才能生成我們寫(xiě)單片機(jī)需要的HEX格式目標(biāo)文件。工程調(diào)試設(shè)置。該頁(yè)分為左右兩半，左半邊是軟件仿真

22、設(shè)置，而右半邊是硬件仿真設(shè)置，當(dāng)你使用軟件仿真時(shí)，選中左邊的“S使用仿真器；如果你使用硬件仿真器，那么就按下列圖所示設(shè)置硬件仿真，同時(shí)把仿真器連接到你的電腦串口上。串口設(shè)置。串口號(hào)根據(jù)你的仿真器實(shí)際連接來(lái)設(shè)置，如你把仿真器接到COM2，那么就選擇COM2；通信波特率選擇38400即可。第九步：源程序的編譯成功此時(shí)我們可以在文本編輯窗中繼續(xù)輸入或修改我們的源程序，使程序?qū)崿F(xiàn)我們的目標(biāo)，在檢查程序無(wú)誤后保存工程。接著點(diǎn)擊“構(gòu)造目標(biāo)快捷按鈕，進(jìn)行源程序的編譯連接，源程序編譯相關(guān)的信息會(huì)出現(xiàn)在輸出窗口中的“構(gòu)造頁(yè)中。即顯示編譯結(jié)果為0錯(cuò)誤，0警告，同時(shí)產(chǎn)生了目標(biāo)文件lich1.hex。我們可以對(duì)源程序

23、進(jìn)行反復(fù)修改，再編譯，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。注意：每次修改源程序后一定要保存。5.2調(diào)試與仿真1、假假設(shè)Keil與Proteus均已正確安裝在C:Program Files的目錄里，把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalMODELSVDM51.dll復(fù)制到C:Program FileskeilCC51BIN目錄中。2、用記事本翻開(kāi)C:Program FileskeilCC51TOOLS.INI文件，在C51欄目下參加：TDRV5=BINVDM51.DLL (Proteus VSM Monitor-51 Driver)其

24、中“TDRV5中的“5要根據(jù)實(shí)際情況寫(xiě)，不要和原來(lái)的重復(fù)。3、進(jìn)入Keil Vision2開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)立一個(gè)新工程(Project)，并為該工程選定適宜的單片機(jī)CPU器件如：Atmel公司的AT89C51。并為該工程參加Keil源程序4、單擊“Project菜單/Options for Target選項(xiàng)或者點(diǎn)擊工具欄的“option for ta rget按鈕，彈出窗口，點(diǎn)擊“Debug按鈕，出現(xiàn)如下圖頁(yè)面。 圖5-1 ： 仿真對(duì)話框在出現(xiàn)的對(duì)話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Monitor一51 Driver。并且還要點(diǎn)擊一下“Use前面說(shuō)明選中的小圓點(diǎn)再點(diǎn)擊“Setting按鈕，設(shè)置通信接口，在“Host后面添上“127.0.0.1”，在“Port后面添加“8000。設(shè)置好的情形如下圖，點(diǎn)擊“OK按鈕即可。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行。 5、Proteus的設(shè)置進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug， 選中“use romote debuger monitor，如下圖。此后，