51单片机键盘数码管显示带程序.docx
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51单片机键盘数码管显示带程序
期
中
大
作
业
学院：
物理与电子信息工程学院
课题：
【利用8255和51单片机实现数码管显示按键数值的程序】
要求：
【4*4矩阵键盘，按0到15，数码管上分别显示0~9，A~F】
芯片资料：
8255：
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：
与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
8255特性：
1.一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口。
2.具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口，分别为PA口、PB口和PC口。
它们又可分为两组12位的I/O口：
A组包括A口及C口（高4位,PC4~PC7）,B组包括B口及C口（低4位,PC0~PC3）。
A组可设置为基本的I/O口,闪控（STROBE）的I/O闪控式,双向I/O三种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.
引脚说明
RESET:
复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
CS:
芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；CS=1时，8255无法与CPU做数据传输。
RD:
读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0且RD=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
WR:
写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0且WR=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。
D0～D7:
三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
PA0～PA7:
端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
PB0～PB7:
端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。
PC0～PC7:
端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
A1,A0:
地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。
当A1=0,A0=0时,PA口被选择；
当A1=0,A0=1时,PB口被选择；
当A1=1,A0=0时,PC口被选择；
当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择。
74ls373芯片资料:
74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片.本文将介绍74ls373的工作原理,引脚图（管脚图）,内结构图、主要参数及在单片机系统中的典型应用电路.
L——低电平；
H——高电平；
X——不定态；
Q0——建立稳态前Q的电平；
G——输入端，与8031ALE连高电平：
畅通无阻低电平：
关门锁存。
图中OE——使能端，接地。
当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；
当G为下降沿时，将输入数据锁存。
E
G
功 能
0
0
直通Qi=Di
0
1
保持（Qi保持不变）
1
X
输出高阻
774ls373在单片机系统中的应用电路图:
当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0~Q7状态与输入端D1~D7状态相同；当C发生负的跳变时，输入端D0~D7数据锁入Q0~Q7。
51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。
在MCS-51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如上图所示。
其中输入端1D~8D接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。
输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。
1D~8D为8个输入端。
1Q~8Q为8个输出端。
G是数据锁存控制端；当G=1时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。
OE为输出允许端；当OE=“0”时，三态门打开；当OE=“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。
（1）.1脚是输出使能（OE）,是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚（锁存控制端,G）如何,输出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部呈现高阻状态（或者叫浮空状态）;
（2）.当1脚是低电平时,只要11脚（锁存控制端,G）上出现一个下降沿,输出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态.
锁存端LE由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到LE端再次有效。
当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。
74LS138：
无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。
如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。
80C51单片机引脚图及引脚功能介绍：
单片机的40个引脚大致可分为4类：
电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈电源:
⑴VCC-芯片电源，接+5V；
⑵VSS-接地端；
⒉时钟:
XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊控制线:
控制线共有4根，
⑴ALE/PROG:
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
①ALE功能：
用来锁存P0口送出的低8位地址
②PROG功能：
片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵PSEN:
外ROM读选通信号。
⑶RST/VPD:
复位/备用电源。
①RST（Reset）功能：
复位信号输入端。
②VPD功能：
在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷EA/Vpp:
内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
①EA功能：
内外ROM选择端。
②Vpp功能：
片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
⒋I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：
P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
拿到一块单片机，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。
1、电源：
这当然是必不可少的了。
单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。
2、振蒎电路：
单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。
只要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。
3、复位管脚：
按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。
4、EA管脚：
EA管脚接到正电源端。
至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。
【实验电路图】
【单片机源程序】
#include//51单片机头文件
#include//该可使用其中定义的宏来访问绝对地址
#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
#definePA8255XBYTE[0x4000]//8255的A口地址
#definePB8255XBYTE[0x4001]//8255的B口地址
#definePC8255XBYTE[0x4002]//8255的C口地址
#definePD8255XBYTE[0x4003]//8255的控制口地址
uchartemp,key;//定义变量temp，key为按键键值，无实际意义
voiddelay（uintz）//延迟程序
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidini_8255（）//初始化8255函数
{
PD8255=0x81;
}
voiddisplay（）//显示函数，不可删除，删除出现连闪情况
{
PB8255=0xff;//PB8255全部置1，数码管清0
PA8255=0x00;//PA8255全部置0，对数码管进行位选，选中六个数码管
delay（100）;//延迟
}
voidkeyscan（void）//按键扫描程序，让数码管显示按键数值
{
PC8255=0xef;//PC8255选中JL1列，JL1置0，其他置1
if（temp!
=0xef）
{
delay（10）;//延迟防抖
temp=PC8255;
switch（temp）
{
case0xee:
key=0x0f;PB8255=0x8e;//第15按键键值，数码管显示‘F’
break;
case0xed:
key=0x0b;PB8255=0x83;//第11按键键值，数码管显示‘B’
break;
case0xeb:
key=0x07;PB8255=0xf8;//第7按键键值，数码管显示‘7’
break;
case0xe7:
key=0x03;PB8255=0xb0;//第3按键键值，数码管显示‘3’
break;
}
while（temp!
=PC8255）;
}
PC8255=0xdf;
if（temp!
=0xdf）//PC8255选中JL2列，JL2置0，其他置1
{
delay（10）;
temp=PC8255;
switch（temp）
{
case0xde:
key=0x0e;PB8255=0x86;//第14按键键值，数码管显示‘E’
break;
case0xdd:
key=0x0a;PB8255=0x88;//第10按键键值，数码管显示‘A’
break;
case0xdb:
key=0x06;PB8255=0x82;//第6按键键值，数码管显示‘6’
break;
case0xd7:
key=0x02;PB8255=0xa4;//第2按键键值，数码管显示‘2’
break;
}
while（temp!
=PC8255）;
}
PC8255=0xbf;//PC8255选中JL3列，JL3置0，其他置1
if（temp!
=0xbf）
{
delay（10）;
temp=PC8255;
switch（temp）
{
case0xbe:
key=0x0c;PB8255=0xa1;//第13按键键值,数码管显示‘C’
break;
case0xbd:
key=0x09;PB8255=0x90;//第9按键键值，数码管显示‘9’
break;
case0xbb:
key=0x05;PB8255=0x92;//第5按键键值，数码管显示‘5’
break;
case0xb7:
key=0x01;PB8255=0xf9;//第1按键键值，数码管显示‘1’
break;
}
while（temp!
=PC8255）;
}
PC8255=0x7f;//PC8255选中JL4列，JL4置0，其他置1
if（temp!
=0x7f）
{
delay（10）;
temp=PC8255;
switch（temp）
{
case0x7e:
key=0x0b;PB8255=0xc6;//第12按键键值，数码管显示‘B’
break;
case0x7d:
key=0x08;PB8255=0x80;//第8按键键值，数码管显示‘8’
break;
case0x7b:
key=0x04;PB8255=0x99;//第4按键键值，数码管显示‘4’
break;
case0x77:
key=0x00;PB8255=0xc0;//第0按键键值，数码管显示‘0’
break;
}
while（temp!
=PC8255）;
}
}
voidmain（）//主函数
{
ini_8255（）;//8255初始化子函数
while
（1）//不断循环扫描矩阵键盘
{
temp!
=PC8255;
keyscan（）;
}
}
【实验结果】
【心得体会】
通过这次实验，我对51单片机有了深刻理解，对书本上理论知识的运用，发现要学好和认识一种芯片，最快的就是去运用它，哪怕是做简单的仿真。
一直以来以为对51单片机算是有一定的基础，不过真正去做一样东西的话，还是有难度的。
在学习的路上，我们应该多问，多实践，自己不懂，但身边肯定有懂的人存在，只有这样才能不断的进步。
【实验总结】
通过这次实验，我也来总结下实践中的几个问题和看法：
这次实验老师给的是.DSN文件，所以必须用Protues软件打开。
从而间接的了解和学习到基本Protues仿真，和Multisim仿真做了下对比发现:
Protues仿真优势在于MCU芯片的仿真，也就是可编程仿真，而Multisim仿真主要是数字芯片的仿真。
这次实验开始以为74ls373和74ls138对源程序有一定的要求，结果实际操作，只要处理好8255A各个端口的问题就好了。
这次实验开始一直纠结JH、JL和PC8255端口的关系，哪个为高位，哪个低位，行列的顺序是倒着排列的，因此，学到不管如何，使JH1和JL1为低电平时，就选中这个按键，至于实际显示什么可以在程序中注释，不必要纠结怎么排序。
这次实验中，子函数voiddisplay（），不能放在主函数中，实践说明，如果放到主函数中，会使数码管上的按键值连续闪烁，而不是保持电平不变。
通过这次实验也学会，以后要在程序后面加上注释，方便自己以后进行修改，和完全理解掌握该程序，从而理解硬件上程序的运行。
通过这次实验也学会，交流会使人进步，只有更好的沟通交流和利用网络资源，我们的学习才能取得更大的进步。
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