44 键盘矩阵控制条形LED显示.docx
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44键盘矩阵控制条形LED显示
1课程设计概述
1.1设计目的
1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过4×4键盘矩阵控制条形LED显示系统的设计，掌握数码管的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力[1]。
1.2设计内容和要求
内容：
设计一个4×4键盘矩阵控制条形LED显示。
要求：
利用单片机的矩阵键盘，条形LED显示，第几个的按键对应的几个led灯亮。
1.3设计思路
1.先熟悉实验原理，设计8×8LED点阵屏显示数字的工作过程，以及所需要的组件。
2.通过单片机的各个引脚的输出控制8×8LED点阵屏显示数字
1.4系统设计
通过编写程序，实现用中断系统对8×8LED点阵屏的控制，使其每延时一段时间，LED点阵的显示数字就会进行状态转换。
采用单片机内部的I/O口上的P0和P3口可来控制LED点阵。
1.5功能要求
本设计能模拟基本的LED点阵显示系统，是用中断的方式定时控制LED点阵显示的内容变换。
定时/计数器工作方式寄存器，定时器采用T0定时器0工作于模式0位数：
13位计数范围：
0-8192，每累计250次定时器中断才执行一次换数。
2硬件开发平台
3软件开发平台
4硬件电路的设计
4.1硬件电路的基本构成
4×4键盘矩阵控制条形LED显示系统，可用单片机的矩阵键盘的输入直接控制发光二极管LED灯的。
据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统。
系统的总体框图如下所示。
图4.1硬件电路的总体框图[2]
4.2硬件电路元器件
为实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89C51单片机及外围器件构成最小控制系统，4×4点阵指示模块等，所需要的元器件如下表所示：
表4-2元器件表
器件
个数
Button按钮
16
AT89C51单片机
1
CAP电容
2
CAP-ELEC电容
1
CRYSTAL晶振
1
LED-BARGRAPH-GRN条形LED灯
2
RES电阻
1
RESPACK-8排阻
2
4.3条形LED灯
根据本设计的特点，条形LED灯的显示不可少，LED灯的显示采用普通的发光二极管。
在硬件上连接图上也是对称分布的，如下图4.3所示。
图4.3条形LED灯的连接
在本设计中，条形LED灯总共有20个，但只应用了16个，每次将按键按下时都会控制着键盘周围和条形LED灯周围的电平由高电平到低电平的转换，使其能让LED灯进行亮灭
4.4硬件资源及其分配
主要用到的硬件：
P1口、P2口、P3口、4×4键盘、条形LED灯。
硬件分配：
（1）P1口：
做为输入口，与单片机和4×4键盘相连。
（2）P2、P3口：
作为输出口，与条形LED灯相连
本系统以单片机为核心，系统硬件电路由单片机，4×4键盘，条形LED灯等组成。
其具体的硬件电路总图如图4.4所示。
图4.4硬件设计连线图
5程序设计
5.1程序流程图：
图5.1程序流程图
5.2程序代码
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodeKeyCodeTable[]=//定义键盘状态数组
{
0x11,0x12,0x14,0
x18,0x21,0x22,0x24,0x28,0x41,0x42,0x44,0x48,0x81,0x82,0x84,0x88
};
voidDelay（）//延时函数
{
uchari;
for（i=0;i<200;i++）;
}
ucharKeys_Scan（）//键盘查询子函数
{
ucharsCode,kCode,i,k;
P1=0xf0;//为p1口赋初值11111110
if（（P1&0xf0）!
=0xf0）//判断是否有按键按下
{
Delay（）;//延时函数进行消抖
if（（P1&0xf0）!
=0xf0）//判断是否有按键按下
{
sCode=0xfe;
for（k=0;k<4;k++）//行扫描
{
P1=sCode;
if（（P1&0xf0）!
=0xf0）//判断是否有按键按下
{
kCode=~P1;
for（i=0;i<16;i++）
{
if（kCode==KeyCodeTable[i]）//比较按键状态，判断哪个
按键号
returni;//返回按键号
}
}
else
sCode=_crol_（sCode,1）;//比较不成功，循环到下一行
}
}
}
return-1;//没有按键按下返回-1
}
voidmain（）
{
ucharKeyNO=-1;//键盘号
uchari,P2_LED,P3_LED;
while
（1）
{
KeyNO=Keys_Scan（）;//调用查询按键子函数
if（KeyNO!
=-1）//等于-1没有按键按下一般不等有按键按下
{
P2_LED=0xff;//赋初值使p2口灯全灭
P3_LED=0xff;//赋初值使p3口灯全灭
for（i=0;i<=KeyNO;i++）//按键号是几循环几次
{
if（i<8）//按键号小于8，P3_LED右移
P3_LED>>=1;
Else//大于8，P3_LED移动8次，P3_LED灯全亮
P2_LED>>=1;//P2_LED再继续右移
}
P3=P3_LED;
P2=P2_LED;
}
}
}
6运行结果
6.1运行结果描述
进入Proteus仿真设计平台，加载仿真电路，点击运行按钮，点击4×4键盘控制条形LED灯的亮灭，使其能够通过按下几号键盘就能控制亮几个条形LED灯的功能。
6.2仿真结果图：
图6.2实验仿真结果图
结论
4×4LED点阵屏显示数字系统对于单片机初学者有着非常重要的作用。
本文完成了基于单片机的定时器控制8×8LED点阵屏显示数字系统的设计与模拟。
包括显示方案的设计，系统的硬件开发、软件编程与仿真调试等。
在论文完成过程中，主要做的工作有：
（1）确定8×8LED点阵屏显示数字系统具体的通行方案以及要求其他多功能的实现。
（2）以ATMEL公司的AT89C51单片机为核心进行系统硬件设计，输入量包括：
输出LED点阵亮灭状态及时间显示。
通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。
使之不断地战胜别人，超越前人。
同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。
设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
参考文献
【1】谢维成.单片微型计算机原理及应用.清华大学出版社，2009.
【2】余锡存曹国华.单片机原理及接口技术.西安电子科技大学出版社,2011.
【3】张凯.LED介绍完全手册.北京航空航天大学出版社，2000
【4】雷丽文等.微机原理与接口技术.电子工业出版社，1997.
【5】吴黎明,王桂棠,洪添胜,等.单片机原理及应用技术.科学出版社,2005.
【6】韩克,柳秀山,等.电子技能与EDA技术.暨南大学出版社,2004.
【7】张毅坤．单片微型计算机原理及应用．西安电子科技大学出版社，1998
【8】任涛等.闪速存储器数据及应用简明速查手册.电子工业出版社，1997
【9】何立民.单片机应用技术选编.北京航空航天大学出版社，2000
【10】张毅刚等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业电子出版社，1996
【11】邬宽明.单片机外围器件实用手册.北京航空航天大学出版社，1998
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