单片机键盘显示接口电路设计.docx
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单片机键盘显示接口电路设计
Documentserialnumber【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
单片机键盘显示接口电路设计
中北大学
单片机及其接口技术
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
专业：
题目：
单片机键盘显示接口电路设计
指导教师：
沈小林职称:
副教授
2012年6月17日
中北大学
单片机及其接口技术
课程设计任务书
11/12学年第二学期
学院：
专业：
学生姓名：
学号：
课程设计题目：
单片机键盘显示接口电路设计
起迄日期：
6月11日～6月17日
课程设计地点：
中北大学
指导教师：
沈小林
系主任：
王忠庆
下达任务书日期:
2012年06月11日
课程设计任务书
1．设计目的：
通过本设计，掌握单片机应用系统中键盘及显示电路设计。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1、设计技术要求
（1）键盘：
4×4
（2）显示器：
8位LED七段数码管
2、设计内容
（1）设计键盘及显示地址译码电路、读写控制电路、显示驱动电路；
（2）选择LED七段显示器器件和必要译码控制器件；
（3）用PROTEL（或手工绘制）电原理图。
（4）写出设计总结报告。
设计报告主要内容包括：
设计目的与要求、系统技术指标或设计要求、设计方案、有关参数计算，主要参考资料及心得体会等
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：
设计总结；原理图；结构框图；参考文献等。
课程设计任务书
4．主要参考文献：
要求按国标GB7714—87《文后参考文献着录规则》书写，例：
1傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：
科学出版社，1985
参考资料不得少于10篇
5．设计成果形式及要求：
设计总结；系统电原理图；参考文献等。
6．工作计划及进度：
6月11日~6月12日
6月13日~6月13日
6月14日~6月15日
6月16日~6月16日
调研、资料收集；
确定设计方案（选择器件等）；
设计电路；
撰写总结、设计报告答辩
系主任审查意见：
签字：
年月日
第一章、绪论
89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
在本次课程设计中，便采用89C51单片机。
第二章、设计内容
一、4×4键盘
原理：
4×4的矩阵键盘的连接原理图如图1。
10KΩ
89C51
0123第0行
4567第1行
89AB第2行
CDEF第3行
图1
电路原理图见附图一
本次设计为4×4的矩阵键盘，这样的设计可以有效的减少键盘与单片机接口时所占用的I/O接口。
在这种非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行有无按键按下的程序段，当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键被按下，对键的识别常采用逐行（逐列）扫描的方法。
首先判断有无按键按下。
方法是：
向行线输出全扫描字00H，把全部行线置为低电平，然后将列线的电平状态读入到累加器A中，如果有按键按下，会使列线电平被拉至低电平，是列输入不全为1。
判断键盘哪一个键被按下。
方法是：
一次给行线送低电平，然后查所有列线状态，称为行扫描，如果全为1，则所按下键不在此行，如果不全为1，则所按下键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。
在此，按键的位置码并不等于按键的实际定义键值，因此还必须进行转换，即键值译码，本次设计中采用软件实现键值的译码，译码方式如下：
第0行键值为：
0行×4+列号（0~3）为0、1、2、3；
第1行键值为：
1行×4+列号（0~3）为4、5、6、7；
第2行键值为：
2行×4+列号（0~3）为8、9、A、B；
第3行键值为：
3行×4+列号（0~3）为C、D、E、F；
译码程序如下：
MOVA，R0；取行号送A
MOVB，#04；每一行按键个数
MULAB；行号×按键数
ADDA，R2；R2中存放列号，行号×按键数+列号=键值，在A中
键盘行扫描流程图如下：
YN
图2
二、8位LED七段数码管显示
原理：
在显示电路中，需要使用到74LS48与74LS138两块集成芯片。
74LS48用作七段数码管数值显示译码器，将输出的数值BCD码译码后得到的段选码送给七段数码管，使得数码管能够正确显示数值。
74LS138做选位段译码器，将输出的位选BCD码转化为二进制反码，进行选位。
在本次设计中，8为LED七段数码管均采用共阳极接法。
通过八个非门对74LS138输出的电平进行取反，与74LS48共同实现共阳极接法对七段LED数码管的显示驱动。
具体电路原理见附图二。
74LS48芯片的电路结构原理及引脚图：
引脚图中的大写字母A、B、C、D为BCD码输入端，小写字母a、b、c、d、e、f、g为字型码输出端，LT为灯测试输入端，RBI为消隐输入，RBO为消隐输出。
表1为74LS48BCD-7段锁存/译码/驱动器作为段驱动器的输入输出信号的对应关系。
在使用时，将芯片的输入端引脚A、B、C、D与单片机的P0口相连接，该芯片的输出端七个管脚，与LED显示器的七个段码引脚相连接。
74LS48的作用是接受来自单片机的BCD码型的输入信号，经锁存、译码和放大后，输出七段字型码到LED显示器，完成对BCD码到七段字型码的锁存、译码和驱动的功能。
74LS48BCD-7段译码器输入/输出端信号对照表
输入端电平
输出端电平
显示
字型
输出端电平
输出端电平
显示
字型
DCBA
gfedcba
DCBA
gfedcba
0000
0111111（3FH）
0
0101
1101011（6DH）
5
0001
0000110（06H）
1
0110
1111011（7DH）
6
0010
1011011（5BH）
2
0111
0000111（07H）
7
0011
1001111（4FH）
3
1000
1111111（7FH）
8
0100
1100110（66H）
4
1001
1101111（6FH）
9
表1
74LS138为3线－8线译码器工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
其输入输出真值表如表2.
表2
此电路可以实现静态与动态两种显示方式：
1、静态显示可实现一位显示。
既选位段选中一位，数据段输出数值，使得数码管显示数值。
静态显示器的亮度较高。
这种显示方式编程容易，管理也较简单，但占用Ｉ／Ｏ口线资源较多。
在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。
2、动态显示可以实现八位同时显示不同数值。
段选码与位选码没送入一次后延时1ms，因为人眼的视觉暂留时间为100ms，所以，每次每次显示的时间不超过20ms，并保持一段时间，易造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。
这种方式称作软件扫描显示。
例如要显示“0123”，必须对P0口进行如下编辑：
MOVP0，#80H
LCALLDYI
MOVP1，#41H
LCALLDYI
MOVP1，#22H
LCALLDYI
MOVP1，#13H
LCALLDYI
第三章、课程设计心得体会
通过这次课程设计，让我了解了89C51在实际生活中的一些应用，单片机键盘和LED电路的设计及工作原理。
让我在学习单片机理论知识同时，让我明白了要在实际生活中学会应用，提高了我的动手能力，要手脑并用。
本次设计是通过使用PROTEL软件来进行设计，让我熟悉的掌握了此软件的基本操作。
本来有些遗忘的知识点通过查参考资料，让我对旧的知识有所巩固，同时也明白了原来疑惑的地方。
让我的专业知识有一定的提高，且提高我的综合能力，以便在今后社会生活中不但要学会运用所学的知识来解决实际问题，而且要不断的提高自己的实际动手能力，从而有自己的一些经验去解决问题。
附录1：
参考文献：
1.韩焱,张艳华,王康谊.数字电子技术基础.北京：
电子工业出版社,2009
2.薛小玲,刘志群,贾俊荣.单片机接口模块应用与开发实例详解.北京：
北京航天航空大学出版社，2010
3.谢振辉.改进式MCS-51单片机实验.北京：
科学出版社，2006
4.高伟.AT89单片机原理及其应用.北京：
国防工业出版社，2008
5.李北明,于铭.单片机原理与实践教程.哈尔滨：
哈尔滨工程大学出版社，2009
6.余永泉.Flash单片机原理及应用.北京：
北京电子工业出版社，1997
7.刘守义.单片机应用技术.西安：
西安电子科技大学出版社，2006
8.张毅刚.MCS-51单片机原理及应用.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2004
9.李建中.单片机原理及应用.西安：
西安电子科技大学出版社，2002
10.李朝青.单片机原理及接口技术.北京：
北京航空航天大学出版社，2006
附图一：
13
键盘电路图
附图二：
14
8位七段LED显示电路图
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