基于AT89C51单片机键盘控制和LCD显示.docx
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基于AT89C51单片机键盘控制和LCD显示
基于AT89S52单片机键盘控制和LCD显示
摘要：
提出一种基于单片机AT89S52的键盘输入和液晶显示系统的原理、器件、电路和编程设计。
输入和显示部分是单片机的外围电路，同时也是人机交流的重要接口。
从C51程序上实现键盘的消抖、按键识别、按键容的液晶显示以及按键功能的液晶显示。
关键词：
AT89S524×4行列式键盘接口电路LCD显示计算器
1引言
这里提出一种基于单片机的行列式键盘数字字符输入系统设计，该系统设计具有电路设计简单、成本低等特点，可运用于各种控制系统。
液晶显示器LCD本身不会发光，是利用外部光的反射原理进行显示。
它是基于AT89S52单片机可以显示16×2个字符显示系统。
液晶显示功效低，显示美观，广泛运用于中小型测控仪器仪表。
（一）硬件电路组成及工作原理
该系统采用AT89S52单片机为核心芯片的电路实现，主要由AT89S52芯片、时钟电路、复位电路、4×4行列式键盘电路以及16×2字符的LCD1602电路。
4×4非编码矩阵行线分别接P3.0～P3.3、列线接单片机的P3.4～P3.7。
LCD显示接口电路的传送命令和数据的高8位双向并行总线分别接于单片机的输入输出接口P2端口。
1602使能信号E接P1.3，读\写选择端（R\W）接P1.4，数据\命令选择端（R\S）接P1.0。
系统硬件设计框图如图1
图1
2AT89S52是一种带4kB闪烁可编程课擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。
它是一个低功耗、高性能的8位CMOS微控制器。
由片可反复
擦拭的FLASH只读程序存储器（ROM）、片外程序存储器部硬件资源，P0P34×832位输入\输出总线（I\O）接口,其中P1、P3作为普通的接口，并有第二功能。
P0可作为地址数据总线用于外接电路的扩展端口。
其引脚如图2
图2
2时钟电路由AT89S51得18、19引脚的时钟端（XTL1及ATAL2）以及12MHZ晶振、47pF的电容C1、C2组成，采用片振荡方式。
其时间周期为1/12us，机器周期为1s。
单片机的外部晶振电路如图3
图3
3复位电路采用简单的上位电路，由开关、1K电阻及22uF电容接至AT89S52的RST复位端。
电路如图4
图4
4键盘电路的设计原理
首先行列式键盘中的键实际上就是一个机械开关，该开关位于行线和列线的交点处，通过按键加以连接。
当按下某个键时，该交点的行线和列线接通，相应行线或列线上的的电平发生变化，从而可以确定被按下的功能键。
4行×4列的行列式键盘如图2.
`图5
其次运用线翻转法判断有无键按下：
键盘的高4位用于列控制，低4位用于行控制，并将全部行线Y0～Y3置低电平，然后再检查列线电平的状态。
只要其中有一列电平为低，则表示右键按下，并且被按下的键位于低电平和4根行线交叉的某一个按键中。
判断被按下键的位置：
依次将所有的行线Y4～Y7置为低电平，在判断4根列线的电平状态，当遇到某一列的电平
键盘扫描流程图
为低时表示此键按下。
5LCD1602液晶显示屏
液晶显示器具有显示质量高、发光恒定、不会刷新亮点和闪烁、体积小、电流小、字迹清晰以及功耗低的特点。
本实验才用了16×2个字符，5×7点阵，8位数据接口的液晶显示。
在使用1602都必须进行初始化设置，并且每一个控制接口有固定的操作时序。
其接口电路如图6
图6
硬件电路设计图
（二）C51程序设计
设计思路
主函数流程图
按键操作子函数
附件1
源程序
//定义头文件、函数和变量
#include
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineBUSP2//定义P2端口
unsignedcharcodestr1[]="ENTER1TOSTART";
voidkeyscan（）;
voidkeyscan_0（）;
sbitE=P1^3;
sbitRS=P1^4;
sbitRW=P1^0;
chari,j,temp,num,num_0,num_1;
longa,b,c;
ucharflag,fuhao;
ucharcodetable[]=//定义键盘数组，用于查表
{
1,2,3,0x2f-0x30,
4,5,6,0x2a-0x30,
7,8,9,0x2d-0x30,
0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0x2b-0x30
};
voiddelay（ucharm）//延时子函数
{
uchary;
for（m;m>0;m--）
for（y=0;y<110;y++）;
}
unsignedcharTest_busy（void）//检测遇忙函数
{
unsignedcharBusy;
BUS=0xff;
RS=0;
RW=1;
E=1;
_nop_（）;
Busy=BUS&0x80;
E=0;
returnBusy;
}
voidwrite_cmd（unsignedcharmand）//写命令函数
{
while（Test_busy（））;
RW=0;
RS=0;
E=0;
BUS=mand;
E=1;
_nop_（）;
E=0;
}
voidwrite_dat（unsignedchardat）//写数据函数
{
while（Test_busy（））;
RW=0;
RS=1;
E=0;
BUS=dat;
E=1;
_nop_（）;
E=0;
}
voidLcd_init（void）//LCD液晶复位函数
{
write_cmd（0x38）;
write_cmd（0x01）;
write_cmd（0x06）;
write_cmd（0x0c）;
write_cmd（0x80）;
num_1=0;
i=0;
j=0;
a=0;
b=0;
c=0;
flag=0;
fuhao=0;
}
voidkeyscan_0（）//选择按键1，键盘开始工作
{
P3=0xf7;
if（P3!
=0xf7）
{
temp=P3&0xf0;
switch（temp）
{
case0xe0:
num_0=0;write_cmd（0x01）;
break;
}
}
}
voidkeyscan（）//键盘扫描程序操作
{
P3=0xf7;
if（P3!
=0xf7）
{
delay（20）;//延迟20ms
if（P3!
=0xf7）
{
temp=P3&0xf0;
switch（temp）
{
case0xe0:
num=0;
break;
case0xd0:
num=1;
break;
case0xb0:
num=2;
break;
case0x70:
num=3;
break;
}
}
while（P3!
=0xf7）;
if（num==0||num==1||num==2）//如果按下的是'1','2'或'3'
{
if（j!
=0）
{
write_cmd（0x01）;
j=0;
}
if（flag==0）//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
Else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
Else//如果按下的是'/'
{
flag=1;
fuhao=4;//4表示除号已按
}
i=table[num];
write_dat（0x30+i）;
}
P3=0xfb;
if（P3!
=0xfb）
{
delay（5）;
if（P3!
=0xfb）
{
temp=P3&0xf0;
switch（temp）
{
case0xe0:
num=4;
break;
case0xd0:
num=5;
break;
case0xb0:
num=6;
break;
case0x70:
num=7;
break;
}
}
while（P3!
=0xfb）;
if（num==4||num==5||num==6&&num!
=7）//如果按下的是'4','5'或'6'
{
if（j!
=0）
{
write_cmd（0x01）;
j=0;
}
if（flag==0）//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
else//如果按下的是'/'
{
flag=1;
fuhao=3;//3表示乘号已按
}
i=table[num];
write_dat（0x30+i）;
}
P3=0xfd;
if（P3!
=0xfd）
{
delay（5）;
if（P3!
=0xfd）
{
temp=P3&0xf0;
switch（temp）
{
case0xe0:
num=8;
break;
case0xd0:
num=9;
break;
case0xb0:
num=10;
break;
case0x70:
num=11;
break;
}
}
while（P3!
=0xfd）;
if（num==8||num==9||num==10）//如果按下的是7','8'或'9'
{
if（j!
=0）
{
write_cmd（0x01）;
j=0;
}
if（flag==0）//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
elseif（num==11）//如果按下的是'-'
{
flag=1;
fuhao=2;//2表示减号已按
}
i=table[num];
write_dat（0x30+i）;
}
P3=0xfe;
if（P3!
=0xfe）
{
delay（5）;
if（P3!
=0xfe）
{
temp=P3&0xf0;
switch（temp）
{
case0xe0:
num=12;
break;
case0xd0:
num=13;
break;
case0xb0:
num=14;
break;
case0x70:
num=15;
break;
}
}
while（P3!
=0xfe）;
switch（num）
{
case12:
{write_cmd（0x80+0x4f）;
write_cmd（0x04）;
i=0;
c=（long）（（（float）sqrt（a））*1000）;
while（c!
=0）
{
write_dat（0x30+c%10）;
c=c/10;
i++;
if（i==3）
write_dat（0x2e）;
}
if（sqrt（a）<=0）
write_dat（0x30）;
write_dat（0x3d）;
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;}//按下的是"*"，开方
break;
case13:
{//按下的是"0"
if（flag==0）//没有按过符号键
{
a=a*10;
write_dat（0x30）;
}
elseif（flag==1）//如果按过符号键
{
b=b*10;
write_dat（0x30）;
}
}
break;
case14:
{j=1;
if（fuhao==0）{write_cmd（0x01）;a=0;b=0;fuhao=0;flag=0;}
if（fuhao==1）{write_cmd（0x80+0x4f）;//按下等于键，光标前进至第二行最后一//个显示处
write_cmd（0x04）;//设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退
//一格
c=a+b;
while（c!
=0）
{
write_dat（0x30+c%10）;
c=c/10;
}
write_dat（0x3d）;//再写"="
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
elseif（fuhao==2）{write_cmd（0x80+0x4f）;//光标前进至第二行最后一个显示处
write_cmd（0x04）;//设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退//一格
if（a-b>0）
c=a-b;
else
c=b-a;
while（c!
=0）
{
write_dat（0x30+c%10）;
c=c/10;
}
if（a-b<0）
write_dat（0x2d）;
write_dat（0x3d）;//再写"="
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
elseif（fuhao==3）{write_cmd（0x80+0x4f）;
write_cmd（0x04）;
c=a*b;
while（c!
=0）
{
write_dat（0x30+c%10）;
c=c/10;
}
write_dat（0x3d）;
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
elseif（fuhao==4）{write_cmd（0x80+0x4f）;
write_cmd（0x04）;
i=0;
c=（long）（（（float）a/b）*1000）;
while（c!
=0）
{
write_dat（0x30+c%10）;
c=c/10;
i++;
if（i==3）
write_dat（0x2e）;
}
if（a/b<=0）
write_dat（0x30）;
write_dat（0x3d）;
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
}
break;
case15:
{write_dat（0x30+table[num]）;flag=1;fuhao=1;}
break;
}
}
}
main（）
{
unsignedcharp;
p=0;
Lcd_init（）;
while（str1[p]>0）
{
write_dat（str1[p]）;
p++;
}
num_0=1;
do
{
keyscan_0（）;
}while（num_0==1）;
do
{
keyscan（）;
}while（num_0==0）;
}
附件2
计算器操作说明书
1按键的具体功能：
0～9正常的数字功能
A键:
除法运算
B键;乘法运算
C键;减法运算
D键：
加法运算
*键：
开方运算
#键:
等于或清零
2具体操作
启动计算器液晶显示“ENTER1TOSTART”
按“1”进入正常工作模式
按“=”清零
加、减、乘、除计算后可直接进行下一次运算，也可再按“=”清零后计算。
开方运算后必须按“=”清零方能进行下次运算
加、减、乘计算结果不能超过9位
除法、开方运算结果精确到小数点后3位
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