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標題: 單片機入門課堂實例：數碼管顯示4x4矩陣鍵盤的鍵號(仿真+代碼) [打印本頁]

作者: xxpp2011 時間: 2018-12-25 10:11
標題: 單片機入門課堂實例：數碼管顯示4x4矩陣鍵盤的鍵號(仿真+代碼)
目錄
數碼管顯示4x4矩陣鍵盤的鍵號             2
摘要             2
關鍵詞             2
第一章硬件             2
AT89C51             2
4*4鍵盤             6
第二章軟件             9
KEIL4             9
匯編程序             10
Proteus             15
仿真電路圖             17
第三章實物             17
材料             17
實物展示             18
課程設計心得             19
參考文獻             20
摘要：1、設計要求：單片機的p1口的p1.0-p1.7連接4x4矩陣鍵盤，p0口控制一只數碼管，當4x4矩陣鍵盤中的某一按鍵按下時，數碼管上顯示對應的鍵號。例如，1號鍵按下時，數碼管顯示“1”；九號鍵按下時，數碼管顯示“9”，等等。原理說明：本設計的關鍵點是如何進行鍵盤掃描，并計算出鍵號，然后把鍵號送數碼管顯示。

4*4矩陣式鍵盤    矩陣式鍵盤（或者叫行列式鍵盤）常應用在按鍵數量比較多的系統之中。這種鍵盤由行線和列線組成，按鍵設置在行、列結構的交叉點上，行、列線分別接在按鍵開關的兩端。行列式鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩大類。編碼鍵盤內部設有鍵盤編碼器，被按下鍵的鍵號由鍵盤編碼器直接給出，同時具有防抖和解決重鍵的功能。非編碼鍵盤通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態，當有鍵按下時，通過計算或查表的方法獲取該鍵的鍵值，通常，計算機通過程序控制對鍵盤掃描，從而獲取鍵值，根據計算機掃描的方法可以分為定時掃描法和中斷掃描法兩種。  本系統中的4*4矩陣式鍵盤結構簡單，按鍵數較少，采用非編碼式鍵盤，當有鍵按下時，由單片機通過程序掃描確定鍵值，并將獲得的鍵值通過LED數碼管顯示出來。鍵盤掃描原理：本設計采用中斷式掃描法，這樣可以節約單片機開銷，提高單片機工作效率，使得單片機在沒有鍵盤輸入時可以處理其他工作，其具體工作過程為：  在沒有鍵按下時矩陣鍵盤行線接高電平，列線接低電平，當某個鍵被按下時，該按鍵所在行線電位被拉低，觸發單片機的外部中斷INT0，進入中斷子程序，在中斷程序中，單片機對矩陣鍵盤進行掃描以確定按下的鍵值，掃描過程如下：1、檢測行線電平，確定是否有按鍵被按下；2、延時去抖動；  [7]3、重新確認是否有按鍵被按下，若有，掃描鍵值，若沒有，返回主程序；4、掃描鍵值，首先行線接高電平，列線接低電平，對行線電平進行檢測，以確定按下的鍵所在的行； 5、行線接低電平，列線接高點平，對列線電平進行檢測，確定按下的鍵所在的列； 6、將掃描所得的按鍵值送入LED數碼管顯示。LED數碼管 本設計中使用的是七段共陰極LED數碼管。  如下圖所示為七段共陰極LED顯示器件的結構及外形圖。七段LED顯示器件就是將7個發光二極管按一定的方式組合在一起，如下圖所示。下表給出了共陽極7段LED顯示器件所能顯示的部分字符與7段控制顯示代碼的對應關系  下表給出了共陽段LED顯示器件所能顯示的部分字符與7段控制顯示代碼的對應關系

顯示字符	控制顯示代碼（十[8]六進制）	顯示字符	控制顯示代碼（十六進制）
1	F9H	A	88H
2	A4H	B	83H
3	B0H	C	C6H
4	99H	D	A1H
5	92H	E	86H
6	82H	F	8EH
7	F8H	不顯示	FFH
8	80H
9	90H
0	C0H

在本設計中，4*4鍵盤共有16個鍵，對其編號0~9，A~F，所以用一個7段數碼管靜態顯示即可滿足即時顯示按鍵信息的要求。所謂靜態顯示，就是當顯示器件顯示某個字符時，相[9]應的顯示段（發光二級管）恒定地導通或截止，直到顯示另一個字符為止。這種顯示方式顯示一個字符時，只需要微處理器送一次代碼，因此占用機時少，而且顯示穩定可靠，其缺點是，使用元器件相對較多，且線路比較復雜，相對而言成本較高，比較適合顯示位數較少的情況。第二章軟件部分KeilKeil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面，并將這些部分組合在一起。其方便易用的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。  系統概述  ：Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。 Keil C51單片機軟件開發系統的整體結構 C51工具包的整體結構，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發環境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發流程。開發人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目[10]標文件（.OBJ）。目標文件可由LIB51創建生成庫文件，也可以與庫文件一起經L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項  仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統。  仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統中使用。

匯編程序如下：
scan_code EQU 30H
      ORG 0000H
                           JMP start
                           ORG 0030H
start:
      MOV P0,#0FFH ;初始化p0口，使輸出無顯示
loop:                                                          ; 循環調用read—key獲取鍵盤信息，若鍵盤按下，
      CALL read_[11]key             ; 則用R7返回鍵值信息
      CJNE R7,#0FFH,next             ; 若R7返回值不為0xff，則調用顯示函數
                           JMP loop
next:                                                                         ;顯示程序
      MOV A,R7
                           MOV DPTR,#disp_code
                        MOVC A,@A+DPTR
                           MOV P0,A
                           JMP loop
read_key:
      MOV scan_code,#7FH
                           MOV P1,#0FH
                           MOV A,P1
                           MOV R7,#0FFH
                        CJNE A,#0FH,wait_key ;鍵盤按下則p1的值會改變
                           JMP end_key
wait_key:[12]
CALL delay_10ms ;延時10ms，若p1口仍右鍵按下，則跳到scan—key
                           MOV A,P1
                           MOV R7,#0FFH
                           MOV R6,#4
                        CJNE A,#0FH,scan_key
                           JMP end_key
scan_key:
      MOV P1,scan_code    ;將0x7f循環右移并賦給P1
                           MOV A,P1
                        CJNE A,scan_code,get_key;p1的值改變則確定出其行數
                           RR A
                           MOV scan_code,A
                        DJNZ R6,scan_key
                           JMP end_key
get_key:
;    MOV P1,#0FH
            ;             MOV R1,P1
            ;             CJNE R1,#0FH,$[13]
                           MOV R7,#4
get_key0:
      JNB ACC.0,add_r6;移位循環判斷最低位，為0則確定其列數
                           RR A
                        DJNZ R7,get_key0
                           MOV R7,#0FFH
                           JMP end_key
add_r6:
DEC R6 ;從第0個鍵盤數起，數滿（R6-1）*4個鍵盤，再加上第R6行
            MOV A,R6    ;的列數R7-1，便得第幾個鍵盤按下
                           MOV B,#4
                           MUL AB
                           DEC R7
                           ADD A,R7
                           MOV R7,A
end_key:
      RET[14]
delay_10ms:
      MOV R7,#10
delay0:
      MOV R6,#0FAH
delay1:
      NOP                               ; 1us
                           NOP                                        ;  1us
                        DJNZ R6,delay1             ; 2us+R6循環250次，延時250*4us
                        DJNZ R7,delay0             ;2us+R7循環10次，延時10*250*4us=10ms
                        RET
disp_code:
      DB 40H,79H,24H,30H
                           DB 19H,12H,02H,78H
                           DB 00H,18H,08H,03H
                           DB 46H,21H,06H,0EH
            END

使用Proteus 軟件進行單片機系統仿真設計，是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有利于培養學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中，我們使用 Proteus 開發環境對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進行系統仿真開發成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統設計效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價值。仿真電路圖如下：第三章實物材料：

材料名稱	晶振	22pf電容	10uf電容	按鍵	C51芯片	芯片卡槽	數碼管	USB接口	杜邦線
數量	1	2[18]	1	17	1	1	1	1	若干

實物展示：第四章心得體會通過本次單片機課程設計，我不僅加深了對單片機理論知識的理解，學會了學以致用的重要性；而且還學會了如何去加強鍛煉創新精神，同時也提高了自身的動手能力，讓我深刻的意識到理論與實際結合的重要性。在本次設計過程中，雖然設計的題目不是很難，但在實際操作過程當中也遇到了不少困難，通過遇到的困難[19]也讓我不斷地去查找資料，不斷地詢問同學，不斷地去開動自己的腦子，從而也不斷地超越自我，讓自己的知識能夠得到不斷地完善；同時更重要的是，在這一設計過程當中，讓我懂得了在學習的道路上會遇到很多的阻礙，但關鍵的是能做到堅持不懈，不輕易放棄；最終達到自己想要的目標。單片機的學習對于我們專業來說非常的重要，通過本次設計也讓我更加清晰了對專業的了解，理論知識再豐富，沒有實際的操作經驗也是不行的；本次設計也運用到了proteus仿真軟件，由于之前沒有學過該仿真軟件，所以在操作的過程中遇到了很多困難，但慶幸的是通過不斷的學習，對proteus軟件也有了很大的了解，也學會了一些簡單的操作，所以也讓我意識到，如果你想學好，通過自己的努力就一定會學好。當然在本次設計過程中，也遇到了很多的困難，比如很多關于單片機的基礎知識學的不是很好。當然在設計過程中也少不了同學們的互相幫助，要是沒有同學幫助的幫助，我想我一個人也不可能在短時間內完成設計要求；所以在此也要感謝在設計中給予我幫助的指導老師和同學們。

全部資料51hei下載地址：

數碼管顯示4x4矩陣鍵盤的鍵號.zip (149.2 KB, 下載次數: 122)

課設數碼管顯示4x4矩陣鍵盤的鍵號.doc (103 KB, 下載次數: 32)

作者: zhaobolove 時間: 2020-3-24 20:31
------------------------------------
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
p1.4 S1 S5 S9 S13
P1.5 S2 S6 S10 S14
P1.6 S3 S7 S11 S15
P1.7 S4 S8 S12 S16
------------------------------------
實現原理:
當高電平端口與低電平端口短接時,高電平端口會被拉成低電平
------------------------
算法分析:
1,檢查是否有鍵按下：
P1=f0h (即0-3置1,4-7置0)
檢查P1口是否是0F0H
是，則無鍵按下
否，則有鍵按下
2，掃描按下的鍵值：
循環（依次將4至7口單獨置0）
檢查0-3口是否有低電平端
確定被按下的鍵
返回鍵值
3，鍵盤防抖：
抖動原因：鍵按下時，會產生電壓的波動，持續約10MS
去抖方法：10MS掃描一次，使前后兩次均有鍵按下
********************************************************/
#include<ytc51.h>
uchar jps,ks; //鍵盤緩存
/*鍵盤掃描程序1，檢查是否有按鍵*/
uchar keyfun()
{
uchar key_c;
P2 = P2 & 0x03;
P2 = P2 | 0x3c;
key_c = P2;
if((key_c & 0xfc) == 0x3c) return (0);
else return(1);
}
/*鍵盤掃描程序2，確定按鍵數值*/
uchar keyscan()
{
uchar i,k;
P2 = P2 & 0x03;
P2 = P2 | 0xbc;
if((P2 & 0x3c) != 0x3c)
{
i = 0;
k = (~P2) & 0x3c;
}
else
{
P2 = P2 & 0x03;
P2 = P2 | 0x7c;
if((P2 & 0x3c) != 0x3c)
{
i = 1;
k = (~P2) & 0x3c;
}
}
k = k>>3;
if( k==4 ) k=3;
k=i*4+k+1;
return(k);
}
/**********************************************************************
函數功能: 定時器中斷函數(掃描鍵盤)(10ms 16位定時)
入口參數: 無
出口參數: 無
***********************************************************************/
void Time0_Func() interrupt 3 /*當定時器中斷時執行此函數*/
{
TH1=(0xffff-9259)/256; /*T0初始化*/
TL1=(0xffff-9259)%256;
WR = 1;
if((ks == 0) && ( keyfun() ))
{
jps = keyscan();
}
ks = keyfun();
}
/**********************************************************************
函數功能: 上電初始化函數
入口參數: 無
出口參數: 無
***********************************************************************/
void Power_Up(void)
{
TMOD = 0x10;/*Time0/1為16計數器*/
TH1=(0xffff-9216)/256;/*10ms*/
TL1=(0xffff-9216)%256;/*10ms*/
TR1=1;
SCON = 0x00;//串口工作模式設置
IE=0x88; /*EA=1 ET1=1*/
P0=0xff;
P2=0xff;
}

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