單片機數(shù)碼管顯示系統(tǒng)課程設計

數(shù)碼管顯示與鍵盤掃描系統(tǒng)摘要:現(xiàn)如今已經(jīng)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，就可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都是放置在一個機械裝置的內(nèi)部。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。現(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。數(shù)碼管顯示與鍵盤掃描系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)中十分典型的應用，可將4X4鍵盤的按鍵對應顯示在數(shù)碼管上。關鍵詞：單片機關鍵詞：單片機數(shù)碼管一、緒論研究意義用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示；按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。LED數(shù)碼管的外圍電路一般需要一個限流電阻和加大驅(qū)動電流的品體管。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二級管顯示字段組成的顯示器，有“8”字段和“米”字段之分，這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。實際上不用驅(qū)動電路即可達到正常亮度，為了可靠性設計可采用品體管構(gòu)成驅(qū)動電路。設計目的在單片機的產(chǎn)品設計中，人機界面是非常重要的部分，而且隨著系統(tǒng)的日益復雜，以及人們對產(chǎn)品的人機交互能力的要求不斷提升，常握單片機系統(tǒng)中的人機界面基礎設計能力成為了學習單片機的基礎課程，而4X4鍵盤的操作和LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示是人機界面設計的基礎內(nèi)容，掌握這些基礎設計能力，加深對人機界面的認識，同時提高人機界面系統(tǒng)設計能力。研究范圍及技術要求半導體數(shù)碼管，4X4鍵盤。做此實驗用51板，因為51板提供了相應的LED模組，LED顯示器是單片機應用中常用的輸出器件，4X4鍵盤的擴展顯示也是在MCS-51上進行實驗。給4X4鍵盤的每個鍵定義一個功能，其中把定義為0~9的鍵盤稱為數(shù)字鍵，把定義成DEL的鍵稱為刪除鍵，把定義成ENT的鍵成為確認鍵，其他鍵稱為保留鍵。如果是數(shù)字鍵按下，把代表數(shù)字顯示在數(shù)碼管上：按鍵按下時，6位數(shù)碼管靠右邊顯示該鍵的代表數(shù)字；繼續(xù)按鍵時，已經(jīng)顯示在數(shù)碼管上的數(shù)字左移一位，按鍵代表的數(shù)字顯示在最右邊的數(shù)碼管上。發(fā)展及指導思想單片機在開發(fā)過程中，常常會因為資源不足而不得不大量擴展接口芯片以滿足應用系統(tǒng)的需要。國外主要采用串行接口的鍵盤顯示專用芯片，如BC7280/81、HD7279、CH451等。這類芯片占用CPU的資源少，傳輸速度較快，外圍器件要求也較少，在中小系統(tǒng)中都可得到廣泛的應用。指導思想主要是用串行接口使得鍵盤的擴展在LED上顯示。二、方案論述數(shù)碼管工作原理數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0?9，字符A?F、H、L、P、R、U、Y等符號及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型。共陽極數(shù)碼管中8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接一起，即為共陽極接法，簡稱共陽數(shù)碼管。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸入端為低電平時，該端所連接的字段導通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。共陰極數(shù)碼管中8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起，即為共陰極接法，簡稱共陰數(shù)碼管。通常，共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，該端所連接的字符導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。同樣，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。

1LI115心世真T6WMiHiIW"F?!*0些』傾如丹建1LI115心世真T6WMiHiIW"F?!*0些』傾如丹建X!g?i?Ji0哼網(wǎng)F31網(wǎng)PgJiWm麗彤砸陽.絲單片機數(shù)碼管顯示控制程序設計仿真圖4X4行列式鍵盤的工作原理行列式鍵盤的工作方式是先用列線發(fā)送掃描字，然后讀取行線的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，并給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護。在顯示部分，它可以為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，而且為顯示器提供多路復用信號，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來判斷的，其方法是將列線的所有I/O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為1。鍵盤中哪一個鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來判斷，其方法是依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列，如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與0電平線相交的交點上的那個鍵。C44X4鍵盤電路圖圖中C1~C4為4X4鍵盤的列掃描線，L1~L4為4X4鍵盤的行掃描線。先使行掃描線輸出高電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到與按鍵橫向位置對應的4位列碼；如果是有鍵被按下時，則對應的列掃描線必然會被讀回高電平，如果是無鍵盤按下時，則讀取的列碼必定全是0(低電平)。這也就可以判斷有無按鍵的按下了。軟件流程圖程序開始先對第一列進行掃描，如果沒有按鍵，再對第二列、第三列、第四列分別進行掃描，如果沒有返回到開始；如果第一列有按鍵，在分別對第一行、第二行、第三行、地四行，進行掃描，若有按鍵按下分別顯示0、1、2、3；第二列、第三列、第四列類似第一列，分別對第一行、第二行、第三行、第四行進行掃描，有按鍵相應的顯示出數(shù)值。流程圖見附件1。4.電路硬件說明.鍵盤與單片機連接在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機的P3.0-P3.7端口通過8聯(lián)撥動撥碼開關JP3連接到“4X4行列式鍵盤”區(qū)域中的M1-M4，N1-N4端口上。.單片機與LED連接在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機的P0.0-P0.7端口連接到“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任何一個a-h端口上；要求：P0.0對應著a，P0.1對應著b，P0.7對應著h。5.程序設計內(nèi)容.4X4矩陣鍵盤識別處理.按鍵的行列接法每個按鍵都有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。鍵盤的一端(列線)通過電阻接VCC,而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么？還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地；另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitBEEP=P3”7;ucharcodeDSY_CODE[]=(0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00}；ucharPre_KeyNO=16,KeyNO=16;voidDelayMS(uintms)(uchart;while(ms--)(for(t=0;t<120;t++);}}voidKeys_Scan()(ucharTmp;P1=0x0f;DelayMS(1);Tmp=P10x0f;switch(Tmp)(case1:KeyNO=0;break;case2:KeyNO=1;break;case4:KeyNO=2;break;case8:KeyNO=3;break;default:KeyNO=16;}P1=0xf0;DelayMS(1);Tmp=P1>>4"0x0f;switch(Tmp)(case1:KeyNO+=0;break;case2:KeyNO+=4;break;case4:KeyNO+=8;break;case8:KeyNO+=12;}}voidBeep()(uchari;for(i=0;i<100;i++)(DelayMS(1);BEEP=~BEEP;}BEEP=1;}voidmain()(P0=0x00;while(1)(P1=0xf0;if(P1!=0xf0)Keys_Scan();if(Pre_KeyNO!=KeyNO)(P0=~DSY_CODE[KeyNO];Beep();Pre_KeyNO=KeyNO;}DelayMS(100);}}結(jié)果分析結(jié)果仿真圖結(jié)論通過這次課程設計，Keilc51軟件工作環(huán)境的熟悉以及掌握基本的操作，實現(xiàn)電路原理圖的繪制及電路仿真的實現(xiàn)，我還認識到理論與實際相結(jié)合的重要性，理論知識再豐富，沒有實際的操作經(jīng)驗是不行的，這樣還可以鍛煉我們的實際動手操作能力和獨立思考能力。單片機知識在電子領域越來越重要了，在這次課程設計中我又了解了更多單片機的知識，從而也對單片機仿真軟件產(chǎn)生了興趣，學到了書上沒有的東西，為以后工作又做了一層鋪墊。在課程設計過程中遇到的一些問題，通過查詢資料和結(jié)合平時學到的知識，當然還有和同學的討論得到了解決。致謝經(jīng)過這一個周的實訓，單片機課程設計也已接近尾聲，回顧這星期內(nèi)和老師、同學們一起努力時的點點滴滴，不經(jīng)感慨萬千。在此我首先要感謝學校，是學校給我們提供了良好的硬件設施，讓我們能順利的完成實訓。其次，我要感謝我的單片機老師一陳顯明老師。陳老師無論在課程學習、設計上，還是在為人處事上，都給予我許多教誨，這些影響將使我終身受益。同時我還要感謝