键盘扫描单片机课程设计论文.docx

键盘扫描单片机课程设计论文.docx

《键盘扫描单片机课程设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《键盘扫描单片机课程设计论文.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

键盘扫描单片机课程设计论文

单片机课程设计论文

设计题目：

键盘按键识别及LED数码显示

系院：

信息工程学院

专业：

09计算机应用技术

姓名：

XXX

学号：

2009010220

指导老师：

XXX

目录

第1节课程设计任务书··························3

第2节引言····································5

2.14*4矩阵式键盘系统概述······························5

2.2本设计任务和主要内容·······························6

第3节系统主要硬件电路设计····················7

3.1单片机控制系统原理····················7

3.2单片机主机系统电路····················7

3.3矩阵式键盘电路························8

3.4译码显示电路··························8

第4节系统的软件设计··························11

第5节课程设计心得体会·······················16

参考文献······································16

第一节课程设计任务书

南昌工程学院

课程设计（论文）任务书

1、

一、课程设计（论文）题目：

键盘按键识别及LED数码显示

二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：

利用实验箱上的键盘，编写键盘扫描程序。

1编写键盘扫描程序，识别按键

2对识别的按键赋予一定的定义，在LED数码管上显示

要求：

1画出逻辑硬件图

2画出程序流程图，设计出程序并通过检查。

三、课程设计（论文）工作内容及完成时间：

6.13-6.17查阅资料，画出逻辑图及流程图

6.20-6.24软件编制、调试、完成课程设计

四、主要参考资料：

1.嵌入式技术基础与实践王宜怀清华大学出版社

2．郁文工作室,嵌入式C语言程序设计—使用MCS－51[M].北京:

人民邮电出版社，2006

信息工程学院系09计算机应用技术专业1班

学生：

XXX

日期：

自2011年6月13日至2011年6月24日

指导教师：

XXX

助理指导教师（并指出所负责的部分）：

教研室：

教研室主任：

第二节引言

引言

矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。

单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。

4*4矩阵式键盘采用AT89S51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用汇编语言编程。

单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

2.14*4矩阵式键盘识别显示系统概述

矩阵式键盘模式以N个端口连接控制N*N个按键，实时在LED数码管上显示按键信息。

显示按键信息，既降低了成本，又提高了精确度，省下了很多的I/O端口为他用，相反，独立式按键虽编程简单，但占用I/O口资源较多，不适合在按键较多的场合应用。

并且在实际应用中经常要用到输入数字、字母、符号等操作功能，如电子密码锁、电话机键盘、计算器按键等，至少都需要12到16个按键，在这种情况下如果用独立式按键的话，显然太浪费I/O端口资源，为了解决这一问题，我们使用矩阵式键盘。

矩阵式键盘简介：

矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线组成的键盘。

在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。

这样键盘上按键的个数就为N*N个。

这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

最常见的键盘布局如图1-1所示。

一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式，本设计就采用这个键盘模式。

如图1-1所示

图2-1键盘布局

随着21世纪的到来，资源危机接踵而至。

快速席卷整个国家，这一状况还将随着时间的推移和社会的发展而更加严重。

国家提倡资源节约型社会，资源危机已成为全球性的突出问题，利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路。

电子信息行业是人类社会的高科技行业之一，是设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。

电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。

国家设施的现代化的根本出路在于全面提高科技水平，现代的社会经营模式由传统模式向现代化、高科技模式转变，由粗放型向集约型方向转变，必须要求科技有一个大的发展，进行一次新的技术革命。

矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。

是它能准确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。

随着计算机技术和电子科技的迅猛发展，计算机和电子产品的价格日益降

低，可靠性日益提高。

本文旨在设计一套能对按键信息进行自动实时显示的系

统。

2.2本设计任务和主要内容

本论文主要研究单片机控制的键盘识别显示系统，分别对按键信息和显示电路以及软、硬件各个部分进行研究。

主要内容如下：

①根据矩阵式键盘的特点，进行键盘控制系统的整体研究与设计；

②LED实时显示按键信息（显示按键的坐标）；

③采用软件编程的方法实现按键信息的提取和显示。

第三节系统主要硬件电路设计

3.1单片机控制系统原理

图3-1单片机控制系统原理框图

3．2单片机主机系统电路

AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版。

内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与IntelMCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。

由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。

图3-2仿真原理图

3.3矩阵式键盘电路

AT89C51单片机的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；P1口输出按键信息，在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。

实际电路图连接如图2-4所示。

图3-3矩阵式键盘电路

3.4译码显示电路

译码电路中常用的显示器有LED（数码管）和LCD（液晶显示器）。

这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点。

本系统输出结果选用2个LED显示。

数码管有共阴共阳之分，本系统采用8段共阳型LED，其原理图如图3-5所示。

数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平（GND），各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。

LED数码管的外形结构如图3-4，外部有10个引脚，其中3,8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字（（0-9中的一个）必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码（也称字形码），在位选端加上低电平即可。

由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。

LED有共阴极和共阳极两种。

如图3-4所示。

二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。

一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。

当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。

符号和引脚共阳极共阴极

图3-4LED数码管结构

图3-5译码显示电路

当无按键闭合时，P1.0--P1.3与P1.4--P1.7之间开路。

当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O口线之间短路。

判断有无按键按下的方法是：

第一步，置列线P1.0--P1.3为输入状态，从行线P1.4--P1.7输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。

第二步，行线轮流输出低电平，从列线P1.0--P1.3读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。

综合一二两步的结果，可确定按键编号。

但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。

由于本显示电路功能简单，为使编程简单，采用直接输出模式，即把P2.0－P2.6端口用8芯排线连接到数码显示模块区域中的a－g端口上，要求：

P2.0对应着a，P2.1对应着b，……，P2.6对应着g。

将行列分别送到两个数码管，显示按键的坐标。

第四节系统的软件设计

4.1软件流程图

开始

键盘值

初始化

读列线是否有键按下

N

延时

去抖动

Y

读列是否有

按键按下

N

根据当前状态

识别按键

Y

显示

按键坐标

图3-1软件设计流程图

4．2系统程序设计

#include

#defineucharunsignedchar//宏的定义变量类型uchar代替unsignedchar

#defineuintunsignedint//宏的定义变量类型uint代替unsignedint

uchardis_buf,dis_buf1;//显示缓存

uchartemp;

ucharl,h;//键顺序吗

voiddelay0（ucharx）;//x*0.14MS

//此表为LED的字模

0123456789abcdef

unsignedcharcodeLED7Code[]={~0x3F,~0x06,~0x5B,~0x4F,~0x66,~0x6D,~0x7D,~0x07,~0x7F,~0x6F,~0x77,~0x7C,~0x39,~0x5E,~0x79,~0x71};

/*************************************************************

**

*延时子程序*

**

*************************************************************/

voiddelay（ucharx）

{ucharj;

while（（x--）!

=0）//CPU执行x*12次,x=10

{for（j=0;j<125;j++）

{;}

}

}

/*************************************************************

**

*键扫描子程序（4*3的矩阵）P1.4P1.5P1.6P1.7为行*

*P1.1P1.2P1.3为列*

**

*************************************************************/

voidkeyscan（void）

{temp=0;

P1=0xF0;//高四位输入行为高电平列为低电

delay

（1）;//延时

temp=P1;//读P1口

temp=temp&0xF0;

//屏蔽低四位

temp=~（（temp>>4）|0xF0）;

if（temp==1）//p1.4被拉低

h=1;

elseif（temp==2）//p1.5被拉低

h=2;

elseif（temp==4）//p1.6被拉低

h=3;

elseif（temp==8）//p1.7被拉低

h=4;

dis_buf=h;

dis_buf=dis_buf&0x0f;

//else

//key=16;

P1=0x0F;//低四位输入列为高电平行为低电平

delay

（1）;//延时

temp=P1;//读P1口

temp=temp&0x0F;

temp=~（temp|0xF0）;

if（temp==1）//p1.0被拉低

l=1;

elseif（temp==2）//p1.1被拉低

l=2;

elseif（temp==4）//p1.2被拉低

l=3;

elseif（temp==8）//p1.3被拉低

l=4;

//else

//key=16;

dis_buf1=l;//键值入显示缓存

dis_buf1=dis_buf1&0x0f;

}

/*************************************************************

**

*判断键是否按下*

**

*************************************************************/

voidkeydown（void）

{

P2=0xF0;

P3=0xf0;

//将高4位全部置1低四位全部置0

if（P1!

=0xF0）//判断按键是否按下如果按钮按下会拉低P1其中的一个端口

{

keyscan（）;//调用按键扫描程序

}

}

/*************************************************************

**

*主程序*

**

*************************************************************/

main（）

{

P1=0xFF;//置P0口

P2=0xFF;

P3=0xff;

//置P1口

delay（10）;//延时

while

（1）

{

keydown（）;//调用按键判断检测程序

P2=LED7Code[dis_buf%16]&0x7f;

P3=LED7Code[dis_buf1%16]&0x7f;//LED70x7f为小数点共阴和共阳此处也是不一样;%16表示输出16进制

delay（150）;

}

}

第五节课程设计心得体会

通过此次的单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，深刻懂得了要不断地时间才能掌握知识，而且还学会了如何去加强锻炼创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。

创新，是要我们将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的脑子，从为先到并做到别人没想到没做到的事，不断地超越别人，超越自己；同时，更重要的是，在这一设计过程中，我懂得了坚持不懈，不轻易言弃是每个理工科学子应具备的良好素质。

设计过程，也好比是我们的成长的历程，常有一些不如意的事情发生，这就对我们提出了挑战。

只要自己坚持，坚持，再坚持，再苦再累也值得。

机遇青睐有准备的人。

这个设计过程中，我遇到过许多的考验，给整个设计带来的困扰，真想要就此放弃，然而，我还是挺了过来，

回头想想这个设计的过程，我明白了，原来结果并不是那么得重要，我们更应该注重的是过程。

系统以单片机AT89C51为核心部件，单片机系统完成对按键信号识别、检测、处理、显示等功能，用Protel软件绘制电路原理图，利用MCS-51汇编语言编制程序。

这个系统设计能让我们更好地去认识和使用单片机，矩阵式键盘，节约I/O口资源，引脚分配，实时显示，芯片应用，编程实践，还有诸如此类的优点。

然而由于时间有点紧张，本来想设计一个数码管动态扫描电路，或者用液晶屏显示的电路来显示按键信息，这样更加清晰，而且还可以显示其他的东西，比如时间，排序等等。

主要参考资料：

1.嵌入式技术基础与实践王宜怀清华大学出版社

2．郁文工作室,嵌入式C语言程序设计—使用MCS－51[M].北京:

人民邮电出版社，2006