键盘控制数码管显示与流水灯.docx
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键盘控制数码管显示与流水灯
课程设计任务书
题目键盘控制数码管显示及LED点亮
学院（部）电子与控制工程
专业建筑设施智能技术
班级320601
学生姓名
学号
5月15日至5月22日
指导教师
2014年5月22日
目录
1、摘要……………………………………………………2
2、设计要求………………………………………………2
3、方案设计说明…………………………………………2
4、程序流程图……………………………………………4
5、模块介绍………………………………………………4
1）8051CPU…………………………………………4
2）数码管显示………………………………………5
3）4×4键盘输入……………………………………………5
4）流水灯显示………………………………………………6
6、源程序…………………………………………………………7
程序执行结果…………………………………………………11
7、主要元器件介绍………………………………………………13
1）8051………………………………………………………13
2）共阴极数码管……………………………………………15
八、参考书籍………………………………………………………17
一、摘要
单片机是单片微型计算机，它是针对控制与检测应用而设计的，也称为微控制器。
它具有芯片体积小、集成度高、功能强、抗干扰能力强、性价比高等特点，被广泛的应用在工业自动化、仪器仪表、航天航空、消费电子、电力电子、汽车电子、计算机外设等领域。
自20世纪80年代MCS-51系列单片机问世以来，经历了三十多年的发展，在共享Inter公司8051内核技术的基础上，众多的半导体公司经过不断的技术更新，推出了庞大的系列兼容产品，使MCS-51系列单片机依然在各个应用领域扮演着重要的角色。
学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，需要更深的去了解单片机的很多功能，努力的去查找资料，当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。
单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。
本课程通过应用单片机技术完成了流程灯、数码管显示以及4×4键盘的识别等功能。
2、设计要求
（1）利用按键控制流水灯的显示。
（2）利用3×3或者4×4键盘，控制数码管的显示。
（3）利用到定时/计数器。
（4）利用到中断技术。
三、方案设计说明
根据要求我们所采用的方案为：
主程序为4×4键盘的扫描程序，通过P1口输入所按键的键值，将扫描到的键值“0~F”中的一位通过P0口在数码管上显示，并检测按键是否为“LED---”，如果不是，将回到程序继续扫描，如果是“LED---”，则跳到LED循环点亮。
LED循环点亮：
一共八盏灯，一盏灯亮，另七盏灯灭，从左到右循环点亮，在其中运用定时器T0工作在MODEL1，对其点亮时间进行控制点亮1s，对其定时器溢出中断次数进行统计，当溢出中断次数达到10次后，返回主程序开始。
4、程序流程图
5、模块介绍
（1）8051CPU
P1.3~P1.0分别连接4×4键盘的第一行到第四行；P1.7~P1.4分别连接4×4键盘的第一列到第四列；P2口分别接8个LED灯；P0口接1个共阴极数码管。
如图，MCS-51系列单片机的40只引脚按功能能可分为四类：
1电源引脚
电源引脚提供芯片的工作电源，MCS-51系列单片机采用单一的直流5V电源供电。
（1）Vcc（引脚40）——+5V。
（2）GND（引脚20）——地。
2晶体振荡器信号输入和输出引脚
晶体振荡器信号输入输出引脚外接振荡器或时钟源，为单片机提供时钟信号。
（1）XTAL1（引脚19）——振荡器信号输入。
（2）XTAL2（引脚18）——振荡器信号输出。
③I/O口线引脚
P0口（39~32脚）：
P0.0~P0.7统称为P0口。
在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。
在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。
P1口（1~8脚）：
P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。
对于52子系列，P1.0与P1.1还有第二功能：
P1.0可用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2，P1.1可用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。
P2口（21~28脚）：
P2.0~P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用;在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256字节时，P2口用作高8位地址总线。
P3口（10~17脚）：
P3.0~P3.7统称为P3口。
除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
P3口的第二功能如表1-1所示。
引脚
第二功能
P3.0
RxD
串行数据的输入端
P3.1
TxD
串行数据的输出端
P3.2
外部中断0的中断请求信号输入端
P3.3
外部中断1的中断请求信号输入端
P3.4
T0
定时器/计数器T0的外部计数信号输入端
P3.5
T1
定时器/计数器T1的外部计数信号输入端
P3.6
外部数据存储器和外部I/O口的写控制信号
P3.7
外部数据存储器和外部I/O口的读控制信号
表1-1
4控制信号线
ALE（引脚30）——地址锁存控信号，输出。
（引脚29）——外部程序存储器读选通信号，输出。
（引脚31）——内、外程序存储器选择控制端，输入。
RESET（引脚9）——复位信号。
（2）数码管显示
采用共阴极8位数码管来显示键盘输入的键值。
数码管字型编码表
（3）4×4键盘输入
键盘输入有“1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F”这些键值，“A”键的功能是流水灯循环显示。
键盘所有键的特征码
按键
特征码
键值
按键
特征码
键值
0
77
00
8
7D
08
1
B7
01
9
BD
09
2
D7
02
A
DD
0A
3
E7
03
B
ED
0B
4
7B
04
C
7E
0C
5
BB
05
D
BE
0D
6
DB
06
E
DE
0E
7
EB
07
F
EE
0F
（4）流水灯显示
流水灯显示方式：
开始全部点亮，按下“LED---”键后，点亮第一个LED，然后从左向右依次循环点亮。
6、源程序
;--------------键盘控制数码管显示及LED点亮程序---------
org0000h
ajmpmain
ORG0BH
JMPTIM0
main:
movdptr,#tab;将表头位置送入DPT
mov30h,#0ffh;将30显示单元清零
mov31h,#0ffh;将30显示单元清零
mov32h,#0ffh;将30显示单元清零
mov33h,#0ffh
mov34h,#0ffh;将30显示单元清零
mov35h,#0ffh
mov36h,#0ffh
mov37h,#0ffh
mov39h,#0ffh;将30显示单元清零
loop:
jbf0,kk1;f0若等于一则跳到KK1处
mov39h,#00h
kk2:
lcalldisplay;调用显示程序
lcallkey;调用键盘描程序
cpla;将A的值取反
jzloop;无键按下则返回
mova,38h;有键按下将键值送入ACC
cjnea,#0ah,norp;若A键未按下则返回到LOOP处
setbf0;若A键按下则将F0值1
jmpLED
movp3,#00h
ljmploop;返回LOOP处不断的循环
LED:
MOVTMOD,#00000001B
MOVTH0,#10000
MOVTL0,#10000
SETBTR0
MOVIE,#10000010B;
MOVR5,#10
MOVP3,#01H
jmploop
TIM0:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVTH0,#10000
MOVTL0,#10000
DJNZR5,LOOP1
MOVR5,#10
MOVA,P3
RLA
MOVP3,A
LOOP1:
POPPSW
POPACC
RETI
kk1:
inc39h;将39H向上加一
mova,39h;将39H中的值送入ACC
cjnea,#10,kk2;ACC中的值与10相等则跳转至KK2
mov39h,#00h;若ACC等于零则将35H清零
cpl00h;将00H位取反
ajmpkk2;跳转至KK2处
norp:
mov37h,36h
mov36h,35h
mov35h,34h
mov34h,33h
mov33h,32h;将32H显示单元的内容送入33H
mov32h,31h;将31H显示单元的内容送入32H
mov31h,30h;将30H单元的内容送入31H
mova,38h;将键值送入ACC
mov30h,a;将ACC的值送入30H
ljmploop;返回主程序循环
display:
movp2,#0ffh;将P2口置高电平
movr7,#100;软件计数器赋值
dd1:
jnb00h,dd1d;若00H等0跳至DD1D
ajmpdd1b;若00H等于1则跳转至DD1B
dd1d:
mova,30h;将显示缓冲区30H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.7;开个位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.7;关个位显示单
ajmpdd1c
dd1b:
mova,30h;将显示缓冲区30H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
setbp2.7;开个位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.7;开个位显示单元
dd1c:
mova,31h;将显示缓冲区别31H中的值送入A
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.6;开十位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.6;关十位显示单元
mova,32h;将显示缓冲区32H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.5;开百位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.5;关百位显示单元
mova,33h;将显示缓冲区33H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.4;开千位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.4
mova,34h;将显示缓冲区34H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.3;开万位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.3
mova,35h;将显示缓冲区35H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.2;开十万位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.2
mova,36h;将显示缓冲区36H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.1;开百万位显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.1
mova,37h;将显示缓冲区37H中的值送入ACC
movca,@a+dptr;查表取要显示的数并把查表的结果送入ACC
movp0,a;将要显示的数送入P0口
clrp2.0;开千万显示单元
lcalldelay100us;延时100US
setbp2.0;关千万位显示单元
djnzr7,dd1;R7不等于0返回至DD1处
ret;R7等于0子程序返回
KEY:
LCALLKS;调用检测按键子程序
JNZK1;有键按下继续
ljmpkey_exit;无键按下退出KEY子程序
K1:
LCALLdelay4ms;返回继续检测有无按键按下
LCALLdelay4ms
LCALLKS;有键按下继续延时去抖动
JNZK2;再一次调用检测按键程序
ljmpkey_exit;无键按下退出KEY子程序
K2:
MOVR2,#0efH;将扫描值送入R2暂存
MOVR4,#00H;将第一列的列值00H送入R4暂存,R4用于存放列
K3:
MOVP1,R2;将R2的值送入P1口
L6:
JBP1.0,L1;P1.0等于1跳转到L1
MOVA,#00H;将第一行的行值00H送入ACC
AJMPLK;跳转到键值处理程序
L1:
JBP1.1,L2;P1.1等于1跳转到L2
MOVA,#04H;将第二行的行值04H送入ACC
AJMPLK;跳转到键值理程序进行键值处理
L2:
JBP1.2,L3;P1.2等于1跳转到L3
MOVA,#08H;将第三行的行值08H送入ACC
AJMPLK;跳转到键值处理程序
L3:
JBP1.3,NEXT;P1.3等于1跳转到NEXT处
MOVA,#0cH;将第四行的行值0CH送入ACC
LK:
ADDA,R4;行值与列值相加后的键值送入A
mov38h,a;将A中的值送入34h暂存
K4:
lcalldisplay;调用动态显示子程序
LCALLKS
JNZK4;按键没有松开继续返回检测
RET;按键松开返回
NEXT:
INCR4;将列值加一
MOVA,R2;将R2的值送入A
JNBACC.7,key_exit;扫描完成跳至KEY处进行下一回合的扫描
RLA;扫描未完成将A中的值右移一位进行下一列的扫描
MOVR2,A;将ACC的值送入R2暂存
AJMPK3;跳转到K3继续
key_exit:
mova,#0ffh;无键按下则将A赋成0FFH
ret
KS:
MOVP1,#0FH;将P1口高四位置0低四位值1
MOVA,P1;读P1口
XRLA,#0FH;将A中的值与A中的值相异或
RET;子程序返回
delay4ms:
;4ms延时
MOVR5,#08H
L7:
MOVR6,#0FAH
L8:
DJNZR6,L8
DJNZR5,L7
RET
delay100us:
;100us延时
movr5,#50
djnzr5,$
ret
tab:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;'0,1,2,3,4,5,6,7'
DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;'8,9,A,B,C,D,E,F'
DB3EH,50H,40H,08H,00H;'U,r,－,-,BLANK
END
程序执行结果
按键0按下显示结果
按键LED---按下结果（输入位闪烁）
按键D按下显示结果（d）
按键B按下显示结果（b）
7、主要元器件介绍
1）8051
51系列是基本型，包括8051、8751、8031、8951.这四个机种区别，仅在于片内程序储存器。
8051为4KBROM，8751为4KBEPROM，8031片内无程序储存器，8951为4KBEEPROM。
其他性能结构一样，有片内128BRAM，2个16位定时器/计数器，5个中断源。
其中，8031性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。
MCS-51单片机的内部组成。
MCS-51单片机的引脚和内部组成如图1.1所示。
通常采用DIP或PLLD封装，
其内核是8051CPU，CPU的内部集成有运算器和控制器，运算器完成运算操作（包括数据运算、逻辑运算等），控制器完成取指令、对指令译码以及执行指令。
MCS-51单片机的片内资源有：
图1.1MCS-51单片机的内部组成
·中央处理器：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
·数据存储器（RAM）：
8051内部有128字节数据存储器（RAM）和21个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器有专门的用途，通常用于存放控制指令数据，不能用作用户数据的存放，用户能使用的RAM只有128个字节，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
·程序存储器（ROM）：
8051共有4K字节程序存储器（ROM），用于存放用户程序和数据表格。
·定时/计数器（ROM）：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。
·并行输入输出（I/O）口：
8051共有4个8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3），用于对外部数据的传输。
·全双工串行口：
8051内置一个全双工异步串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
·中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有五个中断源（两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断），可基本满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
·时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的时序脉冲，但需外接晶体振荡器和振荡电容。
2）共阴极数码管
LED数码管（LEDSegmentDisplays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。
led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。
位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。
图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。
颜色有红，绿，蓝，黄等几种。
led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。
选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。
下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片
下面介绍数码管字型编码表
8、参考书籍
《单片机原理及接口技术》段晨东主编清华大学出版社
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