4X4扫描式矩阵键盘课程设计要点.docx

1、4X4扫描式矩阵键盘课程设计要点4X4扫描式矩阵键盘课程设计 课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓 名： DUKE 班 级： 电子1008班 学 号： 10086 成 绩： 日 期： 2014年1月6日 摘 要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛

2、的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 目 录第一章：系统功能要求-1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述-1.2 本设计任务和主要内容-第二章：方案

3、论证-第三章：系统硬件电路的设计- 3.1 单片机控制系统原理- 3.2 原理图绘制说明- 3.3 画出流程图- 3.4 原理图绘制-第四章：系统程序的设计- 4.1 程序的编写步骤- 4.2 编写的源程序-第五章：调试及性能分析-第六章：心得体会-参考文献-第一章：系统功能要求1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述 AT89C51单片机对4*4矩阵键盘进行动态扫描，当有按键盘的键时，可将相应按键值（0F）实时显示在数码管上。 由p1.0p1.3(列)和p1.4p1.7（行）组成4*4矩阵键盘，p0口接LED静态显示电路。由于p0口内部无上拉电阻，因此必须外部接上上拉电阻，其值的选择可以根据LED

4、数码管发光电流及其亮度来决定。通过编写4*4键盘的驱动程序，当有键盘按下时，能够在数码管显示器与按键的键值对应的数字。0321 最常见键盘布局如下图1.1所示。一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个p口实现16个按键功能，这也是单片机系统中最常见的形式，本设计就采用这个键盘模式。45678B9AFCDE图1.11.2 本设计任务和主要内容 本论文主要研究单片机控制的键盘识别显示系统，分别对按键信息和显示电路以及软、硬件各个部分进行研究。 主要内容如下：1.2.1 根据矩阵式键盘的特点，进行键盘控制系统的整体研究与设计；1.2.2 熟练掌握protues软件的使用，并能够按要求对设计的电

5、路进行仿真，实现相应的功能；1.2.3 LED实时显示按键的信息；1.2.4 采用软件编程的方法实现按键信息的提取和显示。第二章：方案论证2.1 用proteus 仿真软件进行仿真 2.1.1 按照设计任务在proteus 7professional 中绘制电路原理图。 2.1.2 根据设计任务的要求编写程序，画出程序流程图，并在proteus下进行仿真，实现相应功能。 2.1.3 以AT89C51为核心，设计系统硬件电路，并根据所设计的电路制作实物。第三章：系统硬件电路的设计3.1 原理图绘制说明 3.1.1 用AT89C51单片机对4*4矩阵键盘进行动态扫描，当按键盘的键时，可以将相应的按

6、键值（0F）实时显示在数码管上。4*4矩阵键盘是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线，在行线和列线的交叉点上设置一个按键，每个按键有它的行值和列值。 3.1.2 在“单片机系统”区域中，把单片机的P1.0P1.7端口通过8联拨动拨码开关连接到“44行列式键盘”区域的相应端口上。 3.1.3 在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个ag端口上；要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，P0.6对应着g。3.2 画出流程图 流程开始先对第一列进行扫描，如果没有按键，再对第二列、第三列、第四列分别进行扫描，如果没有返回到开始；如果第一列

7、有按键，分别对第一行、第二行、第三行、第四行进行扫描，若有按键按下分别显示0、1、2、3；第二列、第三列、第四列类似第一列，分别对第一行、第二行、第三行、第四行进行扫描，有按键相应的显示出数值。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线P1.4P1.7为输入状态，从行线P1.0P1.3输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电平，从列线P1.4P1.7读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有按键按下。综合一二两步的结果，可以确定按键的编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此必须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按键一次，有可能会连续

8、多次进行同样的操作。流程图如下: 开 始扫描一行 扫描一列扫描下一行 扫描下一行 该行该列是否有按键按下 延时去抖 Y四列全部扫描完？ N 扫描下一行再次扫描原列 扫描下一行 N 四行全部扫描完？是否与原值相符？ N 返回表示无键按下 释放按键 Y N Y Y 根据行列号求键值 根据键值查询数码显示值表 返 回图3.13.3 原理图绘制 3.3.1 打开protrus仿真软件，进入主界面，然后新建一个图纸文件，软件默认为A4纸张，符合我们的要求，所以不需要修改。 3.3.2 开始绘图，点击按钮P，弹出选择添加的器件框图，在Keywords里直接输入所需器件的名称或者在Category的下面各个

9、选项里一次查找所需的器件名称，然后点击ok将所需器件添加进去。 3.3.3 依次添加AT89C51芯片，共阳极的7段数码管，16个按键，8个电阻R0R7，一个晶片，3个电容，地及电源。 3.3.4 按照设计的要求正确的连接电路，连接时注意管脚的分配及AT89C51的工作原理。 3.3.5 对连接好的电路图进行仿真，如果有错误要先按下暂停，然后对电路进一步的调整与修改，再进行仿真，保存原理图文件。 用protrus仿真软件所画的仿真图如下：图3.2 仿真原理图第4章：系统程序的设计4.1 程序的编写步骤 4.1.1 判断是否有键按下； 4.1.2 识别被按下的键； 4.1.3 查数码显示编码表；

10、4.2 编写的源程序#include#define uchar unsigned char /数据类型的宏定义#define uint unsigned int /数据类型的宏定义sbit P07=P21;Unsigned; chart code table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xBF; /共阳数码管显示字型码数组 1011 1111 -void delay1ms(uint i)uchar j;while(i-) for(j=0;j115;j+) /1m

11、s基准延时程序 ; void display(unsigned char i) P07=1; /选通最有端的数码管显示 P0=tablei; /显示i参数传来的字型码 void main(void) unsigned char temp; display(16); /初始显示 - while(1) /P1=0xff; /先向P1口写1；端口读状态 P1=0xf0; temp=P1; if(temp!=0xf0) delay1ms(15); if(temp!=0xf0) P1=0xfe; temp=P1; switch(temp) case(0xee):display(0);break; cas

12、e(0xde):display(4);break; case(0xbe):display(8);break; case(0x7e):display(12);break; P1=0xfd; temp=P1; switch(temp) case(0xed):display(1);break; case(0xdd):display(5);break; case(0xbd):display(9);break; case(0x7d):display(13);break; P1=0xfb; temp=P1; switch(temp) case(0xeb):display(2);break; case(0x

13、db):display(6);break; case(0xbb):display(10);break; case(0x7b):display(14);break; P1=0xf7; temp=P1; switch(temp) case(0xe7):display(3);break; case(0xd7):display(7);break; case(0xb7):display(11);break; case(0x77):display(15);break; 第5章：调试及性能分析 5.1 仿真结果：将此程序在汇编器中生成的“.hex”文件，导入AT89C51芯片中，用鼠标右键点击AT89C51

14、，然后点鼠标左键，弹出编辑元件的框图，在programfile里添加.hex文件，再点OK。 5.2 点击“开始”按键，进行仿真，点击右边4*4按键，则数码管显示0F，仿真结果符合实验要求，仿真结果如下图所示：图5.1 仿真结果显示图（图中显示4） 5.3 系统实现的功能5.3.1 基本功能：通过键盘输入，在数码管上显示相应的数值；5.3.2 功能优势：键盘输入，单片机控制，数码管显示，在数码管连接方面克服了共阳极数码管显示不清晰的困难。第6章：心得体会 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间

15、。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。 通过本次电子线路设计，我不仅加深了对单片机理论知识的理解，学会了学以致用的重要性；而且还学会了如何去加强锻炼创新精神，同时也提高了自身的动手能力，让我深刻的意识到理论与实际结合的重要性。 电子线路的学习对于我们专业来说非常的重要，通过本次设计也让我更加清晰了对专业的了解，理论知识再丰富，没有实际的操作经验也是不行的；本次设计也运用到了proteus仿真软件，由于之前没有学过该仿真软件，所以在操作的过程中遇到了很多困难，但庆幸的是通过不断的学习，对proteus软件也有了很大的了解，也学会了一些简单的操作，所以也让我意识到，如果你想学好

16、，通过自己的努力就一定会学好。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 参考文献:【1】 张朝等；电子线路原理及串口外设接口技术；北京航空航天大学出版社，2008年10月；【2】 曾志海、姜连鑫；电子线路设计原理及应用；北京；机械工业出版社；【3】 刘志刚等；电子线路应用系统设计；北京；机械工业出版社；【4】 赵秋爽、洪绍龙等；电子线路开发基础与经典设计实例；北京；机械工业出版社；【5】 王星寒等；从0开始教你学电子线路；北京；北京航空航天大学出版社；