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1、四乘四键盘控制LED数码管显示电路一、设计内容及要求2二、系统硬件设计方案2三、系统软件设计8四、效果演示 12摘要矩阵式键盘系统以N个端口链接控制N*N个按键，使数字 显示在LED数码管上。单片机控制的是键盘显示系统，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、矩阵式技术及设备的硬件、 软件等各个部分进行实现。对于4*4矩阵式键盘，我想采用STC89C52RC单片机为核心， 主要由矩阵式键盘电路、译码器、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
2、高，将会有 更广阔的开发前景。、设计内容及要求用protues仿真设计一个单片机小系统，该小系统外接一个4*4键盘及一个LED数码管，要求按下一个键，数码管上显示该键的对应号码。键盘的布局如下图所示：主要内容如下：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。2. LED实时显示信息。3. 采用软件编程方法实现按键信息的提取和显示。二、系统硬件设计方案1. 芯片的选择STC89C52RC单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单 片机的简化版。内部自带8K字节可编程FLASH存储器，拥有2K+ 字节的EEPROM作为程序存储器的拓展。由于STC89C52RC具有下 图中的配
3、置，因此具有结构简单、造价低廉、效率高的特点，省 去了外部的 RAM、ROM 和接口器件，减少了硬件的开销，节省了 成本，提高了系统的性价比STC89C52RC 的主机系统图：STC89C52RC 的实物图：，魁I*MtI -CWPw创汨由?J : jym 湮叫 1%O 731其工d jL严巴心;鬲心20亂匕3；風置勺闹權凰爲: 好时吧,- 丁生HH z： pi七 _|- m* imw SJLXfJlUlrilrQiaicrr灯2P驾 th! J ； 短*2. 系统原理图2.1 时钟电路时钟电路用来提供单片机片内各种位操作的时间基准。51单 片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成时钟振荡
4、电 路，XTAL1为该放大器的输入端、XTAL2为该放大器的输出端。 借助内部时钟方式或外部时钟方式形成时钟。如 STC89C52RC 的 主机系统图所示在其外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器 就构成了内部振荡方式，片内高增益反相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。STC89C52RC 的主机系统图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11.0529MHz。22 复位电路计算机在启动运行时都需要复位，是 CPU 和系统中的其它部 件都处于一个确定的
5、初始状态，并从这个状态开始工作。 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。复位后不会影响内部RAM中的数据，仅将PC指向0000H， SP指向07H。复位操作形式有两种，即上电自动复位和按键手动 复位。本系统采用上电自动复位方式。STC89C52RC的主机系统图中R1和C3组成上电复位电路，R取值 为 10KQ，C3 为 10uF。23 矩阵式键盘电路STC89C52RC单片机的并行口接4*4矩阵键盘，以P1.0-P1.3 作输入线，以P1.4-P1.
6、7作输出线；P1 口输出按键信息，在数 码管上显示按键“0-F”序号。如 STC89C52RC 的主机系统图中所示。24 译码显示电路显示器是最常用的输出设备，与单片机应用系统接口的显示器 主要是 LED 显示器和 LCD 显示器。本系统输出结果用一个 LED 显 示。LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字段，根据 内部发光二极管的连接形式不同，LED有共阴极和共阳极两种， 如下图所示。译码器显示电路：如STC89C52RC的主机系统图中所示，P3 口连接的电路就是译码 器显示电路。当无按键闭合时，P1.0-P1.3与P1.4-P1.7之间开路。当有按键闭合时，与闭合按键相连的两条 I
7、/0 口线之间短路。 判断有无按键按下的方法是：1. 置列线 P1.4-P1.7 为输入状态，从行线 P1.0-P1.3 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2. 行线轮流输出低电平，从列线 P1.4-P1.7 读入数据， 若有列为低电平，则对应行线上有键按下。综合 1.2 两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键 释放后，再进行键功能操作，否则按键一次键有可能会连续多次 进行同样的键操作。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 P0.0-P0.7 端口用 8 芯排线连接到数码显示模块区域中的a-h端口上，
8、要求：P0.0对应着a,以此类推。LED 显示段码如下：三、系统软件设计系统采用汇编语言编程实现其功能。汇编语言克服使用机器 语言编程的缺点，采用一些符号来代表地址或数据，简单明了。程序是在 Windows 7 环境下采用 protues 软件编写的，可实 现电路的仿真。2程序流程图开始2.相关数据21相关变量：R3、A、R1、R5、Cy。22相关寄存器：锁存器（特殊功能寄存器P0-P3）、累加器ACC、堆栈指针SP、数据指针DPTR、程序计数器PC23存储单元：片内 RAM 的 OOH-FFH、片外 RAM 的 OOOOH-FFFFH、片内 ROM的 OOOOH-FFFFH、片外 ROM 的
9、 OOOOH-FFFFH2.系统程序设计ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV P3,#00HL1:MOV R3,#0F7HMOV R1,#00HL2:MOV A,R3MOV P1,AMOV A,P1MOV R4,ASETB C ;C=1MOV R5,#04HL3:RLC A;键盘行扫描的初值;TABLE2的取码指针;列扫描数;C=0表示有按键JNC KEYININC R1DJNZR5,L3;4列扫描完毕MOVA,R3;扫描下一行SETBCRRCA;带进位的右移MOVR3,AJC L2;4个行扫描完毕JMPL1KEYIN:MOVR7,#10;消除抖动10msD2
10、:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR7,D2D3:MOVA,P1；读入的键盘值是否与R4相等XRLA,R4JZ D3;按键松开否MOVA,R1MOVDPTR,#TABLE2MOVC A,A+DPTRMOV P3,AJMP L1TABLE2:DB 4FH,5BH,06H,3FH,07H,7DH,6DH,66HDB 7CH,77H,6FH,7FH,71H,79H,5EH,39HEND四、效果演示1.仿真演示U1一匚匚|?匚匚:EldKTftLEUBTpnuAiin rnvAH pnz*jz rnFA3 PD.*.H PCI CAbG raerxs pn.u?riaph屈 RZliV&
11、rZJTiMIl P2JH11ALER2.12WpzjsfftiaPIOP7tfA.1rZ.Tffl.15ri.ira.irrxp阳卫RE!ri jr-HTT?1 4-P3rDfauiliMPI.E?.Jtiinin.1rMOW：HEhOi&KT4raHg RZ 衬.gFCtfAbEPIH7U.冲左卫灌当一盘咼FlFtEMfen i i reiii FC3b -P 打!.忆上上1 卜，扫rranf.pnPJVjUE P?.VaAFZXfiMn rzjfMi rZ.kMSFZfzia rzjVM+ rziisP3!?RXPN VTsibRATTTQSSJUTTr3inipsjmr3Bmps/iw
12、rAI Bu JIr hOCniWhlonpiramJiDi：iola.11 -T2131+ViSis-L酬& ao OOLDSNI叭上：ECHGimLE： C:,iproSeusiSAMPLES,i 片电 蝶艸朧 n*iK- C: Op raiBiUiilEMMR.EEliSH-BlAI!m- C l-(DE 的.FWH;1IHC- 1T 0:IE2.单片机演示单片机无法演示仿真结果。3. 测试结果与分析程 序 与 STC89C52RC 单 片 机 的 内 部 结 构 不 相 符 合 。 STC89C52RC的P3 口是键盘输入端，P0 口是连接LED数码管的输 出端。而仿真中的设计是P1 口为键盘输入端，P3 口为输出端。
