模块五单片机接口电路及应用Word格式.docx
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键盘控制程序需完成的任务有：
监测是否有键按下，有键按下时，在无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法消除按键抖动影响；
当有多个按键同时按下时，只处理一个按键，不管一次按键持续多长时间，仅执行一次按键功能程序。
1、行列式键盘的结构及工作原理
行列式键盘电路如图5-2所示。
图5-2行列式键盘电路
在图5-2中，P1口的6位P1.0~P1.5为键盘口线，组成2行4列共8个按键的行列式键盘矩阵，其中行线P1.0和P1.1为键盘扫描输出线，列线P1.2~P1.5为键盘扫描输入线，通过4个上拉电阻接到电源。
在行列线的交叉点上为按键，行线和列线分别接到按键开关的两端。
当键盘上没有键闭合时，行线和列线之间是断开的，所有列线输入全部为高电平。
当键盘上某个按键按下时，则对应的行线和列线短接，行线输出即为列线输入。
当键盘初始化时所有行线输出低电平，则通过读取的列线值状态是否全为1，即可判断有无键按下。
究竟是哪个键按下的，此时并判断不出来，还必须通过键盘扫描才能判断。
在键盘扫描时，先让第一行P1.0输出低电平0，其余行（即P1.1行）输出高电平1，检查各列（P1.2~P1.5列）的输入状态值，如某列的输入电平为0，则第一行线和对应列线相交的键按下，否则可判断在P1.0行的键没有被按下。
如P1.0行无键按下，则继续扫描下一行（P1.1行），让P1.1行输出低电平0，其余行（即P1.0行）输出高电平1，同样检查各列（P1.2~P1.5列）的输入状态值，如某列的输入电平为0，则第二行和对应列线相交的键按下，否则P1.1行无键按下。
当两行均扫描完后，仍未检查到列线输入值有0的情况，则表示此次并无键按下。
这种工作方式称为键盘扫描。
2、行列式键盘控制程序需完成的任务
（1）判断键盘有无按键按下
（2）按键去抖动处理
（3）键盘扫描
（4）计算按键值
3、行列式键盘编程
按以上分析可得行列式键盘程序的流程如图5-3所示，按键功能子程序流程图如图5-4所示。
图5-3键盘子程序流程图
按以上流程图编写的键盘子程序如下：
ORG0100H
KEYSCAN:
MOVP1,#3CH；
两条键盘输出线（行线P1.0和P1.1）均输出为0
MOVA,P1；
读取键盘口P1的值
ANLA,#3CH；
取出输入线（列线P1.2~P1.5）状态值
CJNEA,#3CH,KEY1；
判断输入线状态是否全为1（即有无键按下）
LJMPKEYEND；
无键按下返回
KEY1:
LCALLDEL12；
有键按下调用12ms延时子程序，以消除按键抖动
MOVA,#3EH；
扫描第一行，即P1.0输出为0
KEY2:
MOVR2,A；
将扫描码暂存于R2中
MOVP1,A；
扫描码输出给键盘口P1
读取键盘口的状态
取出输入线（列线）的状态
CJNEA,#3CH,KEY3；
判断列线是否全为1，即第一行是否有键按下，有键按下转计算键值
MOVA,#3DH；
第一行没有键按下，接着扫描第二行
MOVR2,A；
将第二行扫描码输出给P1
读取P1口的状态
取出列线的状态
判断列线是否全为1，即第二行是否有键按下，有键按下转计算键值
返回
KEY3:
MOVB,#0FBH；
键值寄存器B赋初值FBH
RLA；
因P1.7和P1.6没接按键，所以应将其移出
RLA
KEY4:
RLCA；
判断是哪列按键按下的
INCB；
第一列键值加1、第二列键值加2、第三列键值加3、第四列键值加4
JCKEY4
MOVA,R2；
将扫描码送A
KEY5:
RRCA；
判断是哪行按键按下的
第一行键值加4
第二行键值加8
INCB
JCKEY5
KEY6:
MOVA,P1；
取出键盘列线状态
CJNEA,#3CH,KEY6；
判断按键是否释放，没释放等待按键释放
LCALLDEL12；
调用12ms延时子程序，以消除按键抖动
LCALLOPREAT；
调用按键功能子程序
KEYEND:
RET；
根据任务要求，编写的按键功能子程序流程图如图5-4所示。
图5-4按键功能子程序流程图
根据流程图及设计任务要求编写的按键功能子程序如下所示：
ORG0200H
OPREAT:
MOVA,B；
从B中取出键值送入A
A的值左移一位，即A的值乘2
MOVDPTR,#TABLE1；
将按键功能入口地址表表首地址送DPTR
JMP@A+DPTR；
根据A的值（即键值）跳转至相应的按键功能入口地址处
TABLE1:
AJMPK0；
0号键功能入口地址
AJMPK1；
1号键功能入口地址
AJMPK2；
2号键功能入口地址
AJMPK3；
3号键功能入口地址
AJMPK4；
4号键功能入口地址
AJMPK5；
5号键功能入口地址
AJMPK6；
6号键功能入口地址
AJMPK7；
7号键功能入口地址
K0:
MOVR3,#00H；
0号键按下时将灯光模式寄存器R3置0（模式1）
LJMPOPR
K1:
MOVR3,#01H；
1号键按下时将灯光模式寄存器R3置1（模式2）
LJMPOPR
K2:
MOVR3,#02H；
2号键按下时将灯光模式寄存器R3置2（模式3）
K3:
MOVR3,#03H；
3号键按下时将灯光模式寄存器R3置3（模式4）
K4:
MOVR4,#00H；
4号键按下时将灯光路数寄存器R4置0（4路）
K5:
MOVR4,#04H；
5号键按下时将灯光路数寄存器R4置4（8路）
K6:
MOV30H,#04H；
6号键按下时将30H单元（灯光速度存储单元）置4（慢速）
K7:
MOV30H,#02H；
7号键按下时将30H单元（灯光速度存储单元）置2（快速）
OPR:
MOVA,R3；
R3与R4相加形成灯光数据表入口地址
ADDA,R4
MOVDPTR,#TABLE2；
将灯光数据入口地址表表首地址送DPTR
根据A的值（灯光路数和模式）跳转至相应的灯光数据入口地址处
TABLE2:
AJMPKK0；
4路模式1时灯光数据入口地址
AJMPKK1；
4路模式2时灯光数据入口地址
AJMPKK2；
4路模式3时灯光数据入口地址
AJMPKK3；
4路模式4时灯光数据入口地址
AJMPKK4；
8路模式1时灯光数据入口地址
AJMPKK5；
8路模式2时灯光数据入口地址
AJMPKK6；
8路模式3时灯光数据入口地址
AJMPKK7；
8路模式4时灯光数据入口地址
KK0:
MOVDPTR,#TAB41；
将4路模式1灯光数据表表首地址送DPTR
SJMPOPREND
KK1:
MOVDPTR,#TAB42；
将4路模式2灯光数据表表首地址送DPTR
KK2:
MOVDPTR,#TAB43；
将4路模式3灯光数据表表首地址送DPTR
KK3:
MOVDPTR,#TAB44；
将4路模式4灯光数据表表首地址送DPTR
KK4:
MOVDPTR,#TAB81；
将8路模式1灯光数据表表首地址送DPTR
KK5:
MOVDPTR,#TAB82；
将8路模式2灯光数据表表首地址送DPTR
KK6:
MOVDPTR,#TAB83；
将8路模式3灯光数据表表首地址送DPTR
KK7:
MOVDPTR,#TAB84；
将8路模式4灯光数据表表首地址送DPTR
OPREND:
MOVR1,#00H；
将灯光数据表索引值寄存器清0
RET
四、任务实施
1、灯光控制器硬件电路设计
根据以上任务分析及相关知识设计出的灯光控制器电路原理图如图5-5所示。
图5-5灯光控制器电路原理图
2、灯光控制器程序设计
根据以上任务分析及相关知识编写的灯光控制器程序如下：
ORG0000H；
主程序
MOVP0,#0FFH；
将P0口置为FFH，所有灯全灭
MOVR1,#00H；
MOVR3,#00H；
将灯光模式寄存器R3置0（模式1）
MOVR4,#04H；
将灯光路数寄存器R4置4（8路）
MOVSP,#20H；
将栈指针置20H
MOV30H,#04H；
将灯光速度存储单元置4（慢速）
MOVDPTR,#TAB81；
将8路模式1灯光数据表首地址送DPTR
START:
MOVA,R1；
将索引值送A
MOVCA,@A+DPTR；
查表得灯光数据
CJNEA,#0D3H,DISP；
判断灯光数据是否为结束码D3H
为结束码，则将索引值清0
SJMPSTART；
跳转至START处，重新进行下一次灯光循环
DISP:
MOVP0,A；
不为结束码，将灯光数据输出给P0口
INCR1；
索引值加1
LCALLKEYSCAN；
调键盘扫描及处理子程序
LCALLDISPDEL；
调显示延时子程序
跳转至START处
ORG0100H；
键盘扫描及处理子程序
KEYSCAN:
MOVP1,#3CH
MOVA,P1
ANLA,#3CH
CJNEA,#3CH,KEY1
LJMPKEYEND
LCALLDEL12
MOVA,#3EH
MOVR2,A
MOVP1,A
CJNEA,#3CH,KEY3
MOVA,#3DH
MOVR2,A
MOVB,#0FBH
RLCA
JCKEY4
MOVA,R2
RRCA
MOVA,P1
CJNEA,#3CH,KEY6
LCALLDEL12
LCALLOPREAT
KEYEND:
RET
ORG0200H；
按键功能子程序
MOVA,B
MOVDPTR,#TABLE1
JMP@A+DPTR
AJMPK0
AJMPK1
AJMPK2
AJMPK3
AJMPK4
AJMPK5
AJMPK6
AJMPK7
MOVR3,#00H
MOVR3,#01H
MOVR3,#02H
MOVR3,#03H
MOVR4,#00H
MOVR4,#04H
MOV30H,#04H
MOV30H,#02H
MOVA,R3
MOVDPTR,#TABLE2
AJMPKK0
AJMPKK1
AJMPKK2
AJMPKK3
AJMPKK4
AJMPKK5
AJMPKK6
AJMPKK7
MOVDPTR,#TAB41
MOVDPTR,#TAB42
MOVDPTR,#TAB43
MOVDPTR,#TAB44
MOVDPTR,#TAB81
MOVDPTR,#TAB82
MOVDPTR,#TAB83
MOVDPTR,#TAB84
MOVR1,#00H
ORG0300H；
显示延时子程序
DISPDEL:
MOVR5,30H
DISPDEL1:
MOVR6,#0FAH
DISPDEL2:
MOVR7,#0FAH
DISPDEL3:
DJNZR7,DISPDEL3
DJNZR6,DISPDEL2
DJNZR5,DISPDEL1
ORG0350H；
按键去抖动延时子程序
DEL12:
MOVR6,#1EH
DEL2:
MOVR7,#64H
DEL1:
DJNZR7,DEL1
DJNZR6,DEL2
TAB41:
DB0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0FFH；
4路模式1灯光数据表
DB0DFH,0CFH,0C7H,0C3H,0FBH,0F3H,0E3H,0C3H,0FFH
DB0D7H,0EBH,0D7H,0EBH,0FFH,0C3H,0FFH,0C3H,0FFH,0D3H
TAB42:
DB0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0F7H,0EFH,0D3H；
4路模式2灯光数据表
TAB43:
DB0DFH,0CFH,0C7H,0C3H,0FFH；
4路模式3灯光数据表
DB0FBH,0F3H,0E3H,0C3H,0FFH,0D3H
TAB44:
DB0D7H,0EBH,0D3H；
4路模式4灯光数据表
TAB81:
DB0E7H,0DBH,0BDH,7EH,0BDH,0DBH,0E7H,0FFH；
8路模式1灯光数据表
DB0E7H,0C3H,81H,00H,00H,81H,0C3H,0E7H,0FFH,0D3H
TAB82:
DB7FH,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH；
8路模式2灯光数据表
DB7EH,0BEH,0DEH,0EEH,0F6H,0FAH,0FCH
DB7CH,0BCH,0DCH,0ECH,0F4H,0F8H
DB78H,0B8H,0D8H,0E8H,0F0H
DB70H,0B0H,0D0H,0E0H,60H,0A0H,0C0H,40H,80H,00H,00H,0D3H
TAB83:
DB7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H；
8路模式3灯光数据表
DB01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFH,0D3H
TAB84:
DB0AAH,55H,0D3H；
8路模式4灯光数据表
小结
1、行列式键盘接口电路及编程方法。
2、灯光控制器电路设计方法。
3、灯光控制器程序设计方法。
课后作业
1、用Protel软件绘制出本设计任务的电路原理图，并设计印制电路板图及制作印制电路板。
2、连接仿真器，将本设计任务的程序输入计算机，并进行仿真调试及运行。
3、连接编程器，将仿真通过的程序代码下载到单片机中，脱机运行并观察电路运行情况。
4、分析本任务中的键盘扫描及处理程序，并分析键值的计算方法，是否还能用其它方法来编写键盘扫描程序。
5、自行设计几组亮灯数据，上机调试运行，观察电路运行情况。
6、在本任务的键盘扫描程序中，将按键去抖动和等待按键释放程序段删除，程序修改后上机调试运行，观察电路运行情况，并分析原因。
密码锁控制器
1、掌握密码锁控制器电路设计方法。
2、掌握密码锁控制器程序设计方法。
密码锁控制器电路设计方法，密码锁控制器程序设计方法。
密码锁控制器程序设计方法。
任务二智能密码锁控制器
本任务主要讲解用单片机设计的密码锁控制器，要求工作稳定可靠，保密性高，实用性强，并具有报警控制功能。
1、密码锁控制器硬件电路设计
89C51单片机的P2口作键盘口，其中P2.4～P2.7为键盘扫描输出线，P2.0～P2.3为键盘扫描输入线。
P1口为信号输出口，其中P1.0输出开锁控制信号驱动电磁锁，P1.1输出密码错信号，P1.2输出报警控制信号驱动报警器。
键盘由4×
4共16个按键组成，15个数字或字母键，1个输入键。
本任务程序所设密码由8位字符组成（用户对程序稍加修改，便可设置为任意位数的密码），每位字符可为０～9及A~E的15个数字或字母中的任意一个，确保密码的保密性。
通电复位，电路进入就绪状态，等待用户输入密码。
当用户输入密码并按下输入键后，由程序判断输入的密码是否正确。
如输入密码正确，则由P1.0输出开锁控制信号，同时点亮绿灯；
如输入密码错误，则由P1.1输出密码错误指示信号，点亮红灯，用户可再次输入密码；
如连续3次输入密码错误，则由P1.2输出报警控制信号，同时点亮黄灯。
一旦输出报警信号，就必须等待解除报警后方可重新输入密码开锁。
2、密码锁控制器程序设计
程序开始向P1口输出FFH，使密码正确指示信号灯（P1.0）、密码错误指示信号灯（P1.1）和报警指示信号灯（P1.2）灭。
然后进行初始化，将密码输入错误次数寄存器R4清0，输入密码存储指针寄存器R0置为1FH（即输入密码存储于片内RAM20H单元开始的若干个单元中），输入密码位数计数寄存器R3清0。
然后进行键盘扫描及计算键号并存于B中，再调用按键操作子程序。
在按键操作子程序中，先将输入按键号（即输入的密码字符）存于片内RAM的20H单元开始的密码暂存区中，再判断是不是输入键，如不是输入键，则密码位数计数器R3加1，如是输入按键，则表示密码输入结束。
接着进行输入密码与存储于程序存储器中的设定密码比较，首先判断输入密码位数是否为程序设定的8位（用户可修改），如不是8位，则不比较，密码错误指示灯点亮，将输入密码错误次数计数器R4加1；
判断密码输入错误次数是否为3次，如达到3次输入错误，则输出报警信号，同时点亮报警指示灯，程序动态停机；
如输入密码错误次数不到3次，则可再次重新输入密码。
如输入密码位数为8位，则将暂存于片内RAM中的输入密码与设定密码逐位比较，如比较结果为输入密码与设定密码相同，则输出开锁信号，同时点亮密码正确指示灯，延时3S后重新锁定。
如任何一位密码不相等，则进行如前所述的密码错误处理操作。
图5-6密码锁控制器主程序流程图
图5-7按键操作子程序流程图
键盘的相关知识在本课题的任务一中已详细讲解过，此处不再赘述。
1、密码锁控制器电路设计
根据以上任务分析设计出的密码锁控制器电路原理图如图5-8所示。
图5-8密码锁控制器电路原理图
根据前面的任务分析，编写的原程序如下：
MOVP1,#0FFH；
P1口输出FFH
MOVR4,#00H；
输入密码错误次数寄存器R4清0
MOVR0,#1FH；
输入密码暂存区指针R0赋初值1FH
MOVR3
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