4X4掃描式矩陣鍵盤(pán)課程設(shè)計(jì)

電子與信息與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)電子與信息與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)---第一章：系統(tǒng)功能要求 4*4矩陣式鍵盤(pán)系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 第二章：方案論證 第三章：系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理 原理圖繪制說(shuō)明 畫(huà)出流程圖 原理圖繪制 第四章：系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 程序的編寫(xiě)步驟 編寫(xiě)的源程序 第五章：調(diào)試及性能分析 第六章：心得體會(huì) 參考文獻(xiàn) 第一章：系統(tǒng)功能要求4*4矩陣式鍵盤(pán)系統(tǒng)概述AT89C51單片機(jī)對(duì)4*4矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，當(dāng)有按鍵盤(pán)的鍵時(shí)，可將相應(yīng)按鍵值（0~F）實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上。由p1.0—p1.3（歹弱和p1.4—p1.7（行）組成4*4矩陣鍵盤(pán)，p0口接LEDB態(tài)顯示電路。由于p0口內(nèi)部無(wú)上拉電阻，因此必須外部接上上拉電阻，其值的選擇可以根據(jù)LEDR碼管發(fā)光電流及其亮度來(lái)決定。通過(guò)編寫(xiě)4*4鍵盤(pán)的驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)有鍵盤(pán)按下時(shí)，能夠在數(shù)碼管顯示器與按鍵的鍵值對(duì)應(yīng)的數(shù)字。最常見(jiàn)鍵盤(pán)布局如下圖1.1所示。一般由16個(gè)按鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè)p口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這也是單片機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的形式，本設(shè)計(jì)就采用這個(gè)鍵盤(pán)模式33?HF2-A--E一1二59D一。二48c一圖1.1本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容本論文主要研究單片機(jī)控制的鍵盤(pán)識(shí)別顯示系統(tǒng)，分別對(duì)按鍵信息和顯示電路以及軟、硬件各個(gè)部分進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：根據(jù)矩陣式鍵盤(pán)的特點(diǎn)，進(jìn)行鍵盤(pán)控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)；熟練掌握protues軟件的使用，并能夠按要求對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能；LED實(shí)時(shí)顯示按鍵的信息；采用軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。第二章：方案論證用proteus仿真軟件進(jìn)行仿真按照設(shè)計(jì)任務(wù)在proteus7professional 中繪制電路原理圖。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求編寫(xiě)程序，畫(huà)出程序流程圖，并在proteus下進(jìn)行仿真,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。以AT89C51為核心，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路制作實(shí)物。第三章：系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)原理圖繪制說(shuō)明用AT89C51單片機(jī)對(duì)4*4矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，當(dāng)按鍵盤(pán)的鍵時(shí)，可以將相應(yīng)的按鍵值（0~F）實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上。4*4矩陣鍵盤(pán)是用4條I/O線(xiàn)作為行線(xiàn)，4條I/O線(xiàn)作為列線(xiàn)，在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵有它的行值和列值。在“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機(jī)的P1.0—P1.7端口通過(guò)8聯(lián)撥動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)連接到“4X4行列式鍵盤(pán)”區(qū)域的相應(yīng)端口上。在“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機(jī)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(gè)a—g端口上；要求：P0.0對(duì)應(yīng)著a,P0.1對(duì)應(yīng)著b,,P0.6對(duì)應(yīng)著go畫(huà)出流程圖流程開(kāi)始先對(duì)第一列進(jìn)行掃描，如果沒(méi)有按鍵，再對(duì)第二列、第三列、第四列分別進(jìn)行掃描，如果沒(méi)有返回到開(kāi)始；如果第一列有按鍵，分別對(duì)第一行、第二行、第三行、第四行進(jìn)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(lèi)似第一列，分別對(duì)第一行、第二行、第三行、第四行進(jìn)行掃描，有按鍵相應(yīng)的顯示出數(shù)值。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：第一步，置列線(xiàn)P1.4—P1.7為輸入狀態(tài)，從行線(xiàn)P1.0—P1.3輸出低電平，讀入列線(xiàn)數(shù)據(jù)，若某一列線(xiàn)為低電平，則該列線(xiàn)上有鍵閉合。第二步，行線(xiàn)輪流輸出低電平，從列線(xiàn)P1.4-P1.7讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對(duì)應(yīng)行線(xiàn)上有按鍵按下。綜合一二兩步的結(jié)果，可以確定按鍵的編號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此必須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按鍵一次，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的操作。

流程圖如下:圖3.1原理圖繪制打開(kāi)protrus仿真軟件，進(jìn)入主界面，然后新建一個(gè)圖紙文件，軟件默認(rèn)為A4紙張，符合我們的要求，所以不需要修改。開(kāi)始繪圖，點(diǎn)擊按鈕P,彈出選擇添加的器件框圖，在Keywords里直接輸入所需器件的名稱(chēng)或者在Category的下面各個(gè)選項(xiàng)里一次查找所需的器件名稱(chēng)，然后點(diǎn)擊ok將所需器件添加進(jìn)去。

依次添加AT89C5TE片，共陽(yáng)極的7段數(shù)碼管，16個(gè)按鍵，8個(gè)電阻R0~R7一個(gè)晶片，3個(gè)電容，地及電源。按照設(shè)計(jì)的要求正確的連接電路，連接時(shí)注意管腳的分配及 AT89C51的工作原理。對(duì)連接好的電路圖進(jìn)行仿真，如果有錯(cuò)誤要先按下暫停，然后對(duì)電路進(jìn)一步的調(diào)整與修改，再進(jìn)行仿真，保存原理圖文件。用protrus仿真軟件所畫(huà)的仿真圖如下：圖3.2仿真原理圖第四章：系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)程序的編寫(xiě)步驟判斷是否有鍵按下；識(shí)別被按下的鍵；查數(shù)碼顯示編碼表；編寫(xiě)的源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar// 數(shù)據(jù)類(lèi)型的宏定義#defineuintunsignedint//數(shù)據(jù)類(lèi)型的宏定義sbitP07=P2A1;Unsigned;chartcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xBF};//共陽(yáng)數(shù)碼管顯示字型碼數(shù)組 10111111"-"voiddelay1ms(uinti){ucharj;while(i--){for(j=0;j<115;j++) //1ms基準(zhǔn)延時(shí)程序{；}}}voiddisplay(unsignedchari){P07=1; //選通最有端的數(shù)碼管顯示P0=~table[i];//顯示i參數(shù)傳來(lái)的字型碼}voidmain(void){unsignedchartemp;display(16);〃 初始顯示"-"while(1){//P1=0xff;〃先向P1口寫(xiě)1;端口讀狀態(tài)P1=0xf0;temp=P1;if(temp!=0xf0){delay1ms(15);if(temp!=0xf0){P1=0xfe;temp=P1;switch(temp){case(0xee):display(0);break;case(0xde):display(4);break;case(0xbe):display(8);break;case(0x7e):display(12);break;}P1=0xfd;temp=P1;switch(temp){case(0xed):display(1);break;case(0xdd):display(5);break;case(0xbd):display(9);break;case(0x7d):display(13);break;P1=0xfb;temp=P1;switch(temp){case(0xeb):display(2);break;case(0xdb):display(6);break;case(0xbb):display(10);break;case(0x7b):display(14);break;}P1=0x億temp=P1;switch(temp){case(0xe7):display(3);break;case(0xd7):display⑺;break;case(0xb7):display(11);break;case(0x77):display(15);break;}}}}}一工：亡ZEI—LiriW*l.-卜?一工：亡ZEI—LiriW*l.-卜?iUkt,I--TE-rr*EiLA第五章：調(diào)試及性能分析仿真結(jié)果：將此程序在匯編器中生成的“.hex”文件，導(dǎo)入AT89C5TE片中，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊AT89C51然后點(diǎn)鼠標(biāo)左鍵，彈出編輯元件的框圖，在programfile里添加.hex文件，再點(diǎn)OK點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵，進(jìn)行仿真，點(diǎn)擊右邊4*4按鍵，則數(shù)碼管顯示0~F,仿真結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)要求，仿真結(jié)果如下圖所示：RHETliQrafai■H丁?I：ra<'Ai-國(guó)1，…BanP2WLP7WFW.U2MjieijiPlXAifl4口阿SJF-rasn,FJ.iFU圖5.1仿真結(jié)果顯示圖（圖中顯示4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能基本功能：通過(guò)鍵盤(pán)輸入，在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)值；功能優(yōu)勢(shì)：鍵盤(pán)輸入，單片機(jī)控制，數(shù)碼管顯示，在數(shù)碼管連接方面克服了共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示不清晰的困難。第六章：心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，給我很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及專(zhuān)業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門(mén)講道課，一門(mén)辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)本次電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)了學(xué)以致用的重要性；而且還學(xué)會(huì)了如何去加強(qiáng)鍛煉創(chuàng)新精神，同時(shí)也提高了自身的動(dòng)手能力，讓我深刻的意識(shí)到理論與實(shí)際結(jié)合的重要性。電子線(xiàn)路的學(xué)習(xí)對(duì)于我們專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)非常的重要，通過(guò)本次設(shè)計(jì)也讓我更加清晰了對(duì)專(zhuān)業(yè)的了解，理論知識(shí)再豐富，沒(méi)有實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)也是不行的；本次設(shè)計(jì)也運(yùn)用到了proteus仿真軟件，由于之前沒(méi)有學(xué)過(guò)該仿真軟件，所以在操作的過(guò)程中遇到了很多困難，但慶幸的是通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)，對(duì)proteus軟件也有了很大的了解，也學(xué)會(huì)了一些簡(jiǎn)單的操作，所以也讓我意識(shí)到，如果你想學(xué)好，通過(guò)自己的努力就一定會(huì)學(xué)好。回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)