AVR键盘设计.docx
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AVR键盘设计
基于AVR单片机的键盘设计
一、设计任务：
实现按键对外部器件的控制
二、设计要求：
1、实现单片机对两位数码管的控制
2、实现按键对数码管的自加功能（自动加1，加2，加3）
3、实现按键中断数码管工作的功能
3、所需原件：
原件名称
数量
9cm*15cm的实验电路板
1
电源插座
1
470uF电容
2
104pF电容
2
L7805稳压器
1
8M石英晶体
1
22pF电容
2
ATmega16单片机
1
SPI程序下载端口
1
LED发光二极管
2
按键
4
拨动式开关
1
120Ω电阻
1
5.1kΩ电阻
1
共阴型数码管
2
集成电路插座40脚
1
数据下载线
1
排针、跳线
若干
4、设计步骤
硬件设计
设计要点
1、但键盘中按键数量较多时，为了减少对I/O口的占用，通常用将按键排列成矩阵形式。
2、如其原理图所示，首先由一个I/O口来控制其列电平，与此同时对各行对应的I/O口依次进行检测，当符合检测条件时，即确定该按键按下，而后进行对应的软件操作。
3、如图，5V电源经过5.1kΩ和120Ω的电阻接到PD0口，设置PD0口为列电平；在5.1kΩ和120Ω的电阻之间分别将四个按键的一端连接起来，另一端则分别于PD1、PD2、PD3、PD4相连。
电路图
行扫描法也称为逐行扫描法，其按键识别过程如下：
①：
首先将行线PD1~PD4设置为低电平输出，然后读PD0中有无低电平出现，如果有低电平出现，则说明有按键按下；如果读到的是高电平，则表示无按键按下。
②：
在确定有按键按下后，则要确定具体是哪个按键，其思路是依次将行设置为低电平，并检测列线的输入，进而确认具体的按键位置。
当PD2输出低电平时（PD1=1、PD2=0、PD3=1、PD4=1），测得PD0为低电平（PD0=0），则可以确认是S5按下。
PCB图（未铺地）
PCB图（已铺地）
实物图
软件设计
功能：
设计简单的程序，使得按键操作可以控制数码管的递加数字，并可以控
制数码管再任何时候停止递加。
程序说明：
1、首先要对数码管动态扫描子程序进行编程；
2、对各个按键的状态进行扫描，确定被按下的按键；
3、对工作停止按键的程序进行编程，使其能够使数码管停止工作，
而且再次工作时，数码管数字从零开始计数。
程序内容：
/*****************************************************
Thisprogramwasproducedbythe
CodeWizardAVRV1.25.7aEvaluation
AutomaticProgramGenerator
?
Copyright1998-2007PavelHaiduc,HPInfoTechs.r.l.
Project:
Version:
Date:
2011-11-8
Author:
Freeware,forevaluationandnon-commercialuseonly
Company:
Comments:
Chiptype:
ATmega16
Programtype:
Application
Clockfrequency:
4.000000MHz
Memorymodel:
Small
ExternalSRAMsize:
0
DataStacksize:
256
*****************************************************/
#include
#include
#defineKey_mask0b00000001
flashunsignedcharled_7[10]=
{0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
flashunsignedcharposition[2]={0xFD,0xFE};
unsignedchardis_buff[2];
unsignedcharposit,digital=0,key_value,key_line;
voiddisplay（void）//数码管动态扫描显示子程序
{
unsignedchari;
for（i=0;i<100;i++）
{
PORTC=0xFF;
PORTA=led_7[dis_buff[posit]];
PORTC=position[posit];
if（++posit>=2）posit=0;
delay_ms（10）;
}
}
voiddigital_to_disbuff（void）//将数据送至缓存区子程序
{
unsignedchari=0;
dis_buff[i++]=digital%10;
dis_buff[i]=digital/10;
}
voidmain（void）
{
unsignedcharkey_temp;
unsignedinti;
PORTA=0x00;
DDRA=0xFF;
PORTC=0x03;
DDRC=0x03;
PORTD=0x1F;
DDRD=0x1E;
for（i=0;i<2;i++）
{
dis_buff[i]=0;
}
while
（1）
{
key_line=0b00000010;
for（i=1;i<4;i++）
{
PORTD=~key_line;
PORTD=~key_line;
key_value=Key_mask&PIND;
if（key_value==Key_mask）//判定是否有按键按下
key_line<<=1;
else
{
if（key_line==0b00000010）//如果是第一个按键按下
{
while
（1）
{
digital_to_disbuff（）;
display（）;
if（++digital>=100）digital=0;
key_line=0b00010000;
PORTD=~key_line;
PORTD=~key_line;
key_temp=Key_mask&PIND;
if（key_temp!
=Key_mask）//检测复位键是否按下
{
digital=0;
PORTA=0x00;
break;
}
}
}
if（key_line==0b00000100）//如果是第二个键按下
{
while
（1）
{
digital_to_disbuff（）;
display（）;
++digital;
if（++digital>=100）digital=0;
key_line=0b00010000;
PORTD=~key_line;
PORTD=~key_line;
key_temp=Key_mask&PIND;
if（key_temp!
=Key_mask）//检测复位键是否按下
{
digital=0;
PORTA=0x00;
break;
}
}
}
if（key_line==0b00001000）//如果是第三个键按下
{
while
（1）
{
digital_to_disbuff（）;
display（）;
digital+=2;
if（++digital>=100）digital=0;
key_line=0b00010000;
PORTD=~key_line;
PORTD=~key_line;
key_temp=Key_mask&PIND;
if（key_temp!
=Key_mask）//检测复位键是否按下
{
digital=0;
PORTA=0x00;
break;
}
}
}
}
}
}
}
五、键盘操作的测试结果
当按下第一个键时，数码管自动加1至99，而后自动返回零继续自加；当按下第二个键时，数码管自动加2至98，而后自动返回零继续自加；当按下第三个键是，数码管自动加3至99，而后自动返回零继续自加；当按下复位键是，在自加中的数码管自动熄灭，再次操作1、2、3键时，数码管从零自加。
数码管自加状态
右面的小面板上有四个按键，其中三个分别控制数码管自动加1、加2、加3，另外一个按键对数码管进行复位操作。
复位数码管
当按下去复位键时，数码管停止工作。
六、总结
通过本次作业，最大的收获是掌握了扫描键盘的工作原理，以及两位数码管的工作原理和他们电路焊接，并锻炼了自己独立编程能力，不足之处是自己看的程序太少，许多东西还是要受别人所编程序的启发才能编写出来。
另外，在作业中的程序编写上，首先使用中断来进行对数码管的控制的，但缺点是不能进行复位操作，只能关闭电源，重新启动单片机才能使得其他按键起作用，后来借鉴书本上的编程思想，编写出用扫描的方式控制各个P口，从而实现各个按键对各P口电位的控制，实现了扫描式键盘的功能，工作稳定可靠，并可以在不断电的情况下实现程序的中断和再次运行。
7、参考文献
[1]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京：
北京航空航天大学出
版社，2009.
[2]Protel相关视频资料
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