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1、单片机原理及接口技术结业论文题 目:基于51单片机的矩阵式键盘识别显示电路专 业: 电气工程及其自动化 班 级: XXXXXXXX 姓 名: X X X 学 号: XXXXXXXXX 日 期: X年X月 基于51单片机的矩阵式键盘识别显示电路XXX（XX学院 XXXX班）摘要：矩阵式键盘采用P89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、显示电路等组成，软件选用汇编语言编程。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。关键词：51单片机；44矩阵式键盘；数码管0.引言矩阵式键盘是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制NN个按键，
2、即时在LED数码管上。本设计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。 1. 矩阵式键盘识别显示系统概述矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N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。这样键盘上按键的个数就为NN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。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，本系统就采用这个键盘模式。 图1-1
3、键盘布局 2.系统主要硬件电路设计2.1 单片机控制系统原理 本系统由三部分组成：矩阵键盘电路、单片机89C51、数码管显示电路，如图2-1所示。矩阵键盘电路单片机89C51数 码 管显示电路图2-1 单片机控制系统原理框图 2.2 单片机主机系统电路 P89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。图2-2 单片机主机系统图 2.3时钟电路abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5V（a）（b）时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式：内部振荡
4、和外部振荡。89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。图2-2中外接晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值为30pF左右，晶振频率选11.0592MHz 。 2.4复位电路 单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如
5、果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(I/0)端口寄存器置为FFH，堆栈指针SP置为07H, SBUF内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方式。图2-2中R1和C3组成上电复位电路，其值R1取为10K, C3取为10uF。 2.5 矩阵式键盘电路P89C51单片机的并行口P1接44矩阵键盘， P1口输出按键信息，在数码管上显示每个按键的“0F”序号。实际电路图连接如图2-4所示。图2-3 矩阵式键盘电路 2.6 数码管显示
6、电路LED数码管的外形结构如图2-4，外部有10个引脚，其中3、8脚为公共端也称位选端，其余8根为段选段。数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平(GND)，各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。由于系统要显示的内容比较简单，所以选用数码管既方便又经济。本系统输出结果选用1个LED显示。数码管有共阴共阳之分，本系统采用8段共阴型LED，原理图如图2-5所示。 图2-4 LED数码管结构图2-5 数码管（共阴）显示电路当无按键闭合时，P1.0-P1.3与P1.4-P1.7之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O口线之间短
7、路。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线P1.4-P1.7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，则对应行线上有键按下。综合上述两步的结果，可以确定按键的编号。由于本显示电路功能简单，为使编程简单，采用直接输出模式，即把P0.0P0.7端口用8芯排线连接到数码显示模块区域中的adp端口上。 3. 软件流程图开始键盘值初始化显示键值根据当前状态识别按键是否有键按下延时去抖是否有键按下NYNY图3-1 软件设计流程图4.结论本系统以单片机AT89C51为核心部件，完成对按键信号识别、检测、处理、显示等功能。(1) 根据矩阵式键盘的特点，进行了键盘控制系统的整体研究与设计。(2) 实现了LED实时显示按键信息。(3) 采用软件编程的方法实现了按键信息的提取和显示。参考文献1 张毅刚.单片机原理与应用设计M.电子工业出版社,20082谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社,20083陈小忠.单片机实用接口技术子程序M.人民邮电出版社,20054阎石.数字电子技术基础M.高等教育出版社,20035廖常初.现场总线概述J.电工技术,2001
