《基于矩阵键盘和led数码显示器的简易人机界面设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于矩阵键盘和led数码显示器的简易人机界面设计.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于矩阵键盘和LED数码显示器的简易人机界面设计摘要：单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而52单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。单片机系统的开发过程中，程序设计语言的选择尤为重要,C52提供高效的代码，结构化的编程和丰富的操作符，多被采用。本文分为三大部分，其中内容有系统总体分析，系统硬件设计、系
2、统软件设计三部分。系统总体分析是基础，系统硬件设计是本文的关键及核心部分，该部分首先简要描述其工作原理，且附有系统硬件图，软件设计是系统运行必不可少部分。关键词:AT89S52;LED;矩阵键盘；人机界面Abstract: SCM since the nineteen seventies since, with its high cost performance, by the peoples attention and concern, a very wide application, development is very rapid. SCM has the advantages of
3、small volume, light weight, strong anti-interference ability, environmental requirement is not high, low price, high reliability, fleibility is good, develop more easily. Due to the above-mentioned advantages, in our country, SCM has been widely used in industrial automation and control, automatic d
4、etection, intelligent instruments, household appliances, electrical and electronic, electromechanical integration equipment and other aspects, and 52 SCM is the most typical and the most representative one. Single chip microcomputer system development process, programming language choice is particul
5、arly important. C52 provides efficient code, structured programming and eperienced operators, with more. This article is divided into three parts, wherein the contents of system analysis, system hardware design, system software design of three parts. The overall system analysis is a foundation, the
6、system hardware design is the key and core part, the first part of a brief description of its working principle, and with the system hardware diagram, The software design is the essential part of system operation.Key words: AT89S52; LED; matri keyboard; man-machine interface第1章 概述1.1 矩阵键盘简介矩阵键盘又称行列键
7、盘，它是四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上的个数就为*4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。独立键盘具有编程简单但占有I/O口资源的特点，不适合在按键较多的场合应用。在实际应用中经常要用到输入数字、字母等功能，如电子密码锁、电话机键盘等一般都至少有12到16个按键，在这种情况下如果用独立按键的话显然太浪费I/O口资源，为此我们就有必要使用矩阵键盘了。最常见的键盘布局如图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，这也是在单片机系统中最常用的形式，本设计就采用这
8、个键盘模式。1.2 LED数码管简介LED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之分。以八段共阴管为例，它有8个发光二极管(比七段多一个发光二极管，用来显示sP，即点)，每个发光二极管的阴极连在一起，如图I所示。这样，一个LED数码管就有I根位选线和8根段选线，要想显示一个数值，就要分别对它们的高低电平来加以控制。一般的显示电路由多个数码管构成，J7v个数码管可以构成J7v位LED显示器，共有J7v根位选线和8N根段选线。依据位选线和段选线的连接方式的不同，MCS一52系列单片机对LED显示管的显示主要有静态显示和动态显示两种方式，下面分别给予介绍。为方便起见，本文主要讨论3
9、位共阴八段LED数码显示管，其他类形的显示管与其类似。第2章 基于矩阵键盘和LED数码显示器的简易人机界面的系统设计2.1 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： 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； LED实时显示按键信息； 采用软件编程的方法实现按键信息的提取和显示。第3章 硬件设计3.1 at89S52单片机开发板绍AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。（一）、AT89S52主要功能列举如下：1、拥
10、有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程序存储器（ROM）为 8KB4、内部数据存储器（RAM）为 256字节5、32 个可编程I/O 口线6、8 个中断向量源7、三个 16 位定时器/计数器8、三级加密程序存储器9、全双工UART串行通道（二）、AT89S52各引脚功能介绍：VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。TAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。TAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 TAL1 和 TAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地
11、之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文Eternal Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如
12、果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSE
13、N：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时
14、可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，
15、这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2E功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0
16、：RD，串行通信输入。P3.1：TD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存
