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1、学生毕业设计（论文）题 目4*4矩阵键盘设计作 者院 (系)专 业测控技术与仪器指导教师答辩日期毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即
2、：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在
3、文中以明确方式标明。本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘 要 相对于普通键盘，矩阵键盘有效的提高按键操作的效率，它可以提高系统的准确行，有利于资源的节约。对操作者的要求也比较低。能够准时，时实，高效的显示按键信息。 本设计基于单片机技术和数码管显示技术，以AT89C51单片机作为主控芯片，结合电源电路，晶振振荡电路，复位电路，按键扫描模块，LED显示模块等。要通过软件与硬件相结合的方式来完成在数码管上显示0F。并且在程序设计中利用按键扫描技术来对按键进行消抖。4*4矩阵键盘式键盘采用AT89C51单片机作为核心控制器件，以按键信号作为简
4、单的输入信息，利用8段数码管和C语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量。最总在数码管显示了0-F。该设计实现了对矩阵键盘简单的信息输入的识别。关键词：AT89C51；LED；C语言；矩阵键盘The Design of 4*4 Matrix Keyboard ABSTRACTCompared to ordinary keyboard, the keyboard matrix to effectively improve the efficiency of key operation, which can improve the accuracy of the line, is condu
5、cive to resource conservation. The operators requirements are relatively low. On time, when the real and efficient display key information.The design is based on microcontroller technology and digital display technology to AT89C51 microcontroller as the master chip, combined with the power supply ci
6、rcuit, crystal oscillator circuit, reset circuit, key scan module, LED display module. Through software and hardware combination to accomplish in the digital tube display 0-F. And in the program design techniques to take advantage of key scan debounce keys.4 * 4 matrix keyboard keyboard using AT89C5
7、1 microcontroller as the core control device to key signal as a simple input information, using eight digital tube and the C programming language. SCM will detect key signals are converted into digital. Most always in the digital display of the 0-F. The Design and Implementation of a simple message
8、on the matrix keyboard input recognition.Key words：AT89C51; LED; C language; Matrix keyboard目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 4*4矩阵键盘的的介绍11.2 4*4矩阵键盘应用11.3 本设计所要实现的目标11.4 本文的设计方案：采用以单片机为核心的控制方案22 主要器件介绍32.1 按键扫描模块的选择32.1.1 按键序号排列图32.2 主控芯片(微处理器)的选择32.2.1 AT89C51单片机功能简介32.2.2 AT89C51单片机引脚功能说明42.3 数码管的选择62.3
9、.1 LED数码管的简介62.3.2 8段LED数码管的功能说明62.4 驱动部分简介72.4.1 74LS245的选择72.4.2 74LS245的功能说明73 系统硬件构成93.1 设计原理93.2 外围电路93.2.1 电源电路93.2.2 74LS245驱动8段数码管的电路103.2.3 晶振电路113.2.4 复位电路123.2.5 4*4矩阵式键盘电路124 系统软件设计155 软件调试及仿真175.1 软件编译175.1.1 工程的创建175.1.2 AT89C51单片机的选择175.1.3 程序的编译185.2 系统仿真测试196 结 论29参考文献31致 谢33附录A35附录
10、B371 绪 论1.1 4*4矩阵键盘的的介绍 键盘以按键的形式来设置控制功能或数据，其是人机交互的最基本的途径。在键盘中，按键的输入状态本质上是一个开关量。通过键盘为按键编码，从而实现命令或数据的输入，以达到控制的目的。在单片机应用系统中，有两种常用的键盘结构：独立式按键和矩阵式按键。其中，独立式按键比较简单，适合于较少开关量的输入场合，而矩阵式键盘则适合于输入命令或者数据较多、功能复杂的系统。其矩阵式键盘乃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N*N个按键，显示在LED数码管上。而其中的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
11、等组成，软件选用C语言编程1。其基本工作原理是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。1.2 4*4矩阵键盘应用键盘接口是单片机非常重要的一环，作为人机交界面里最常用的输入设备，键盘输入数据和命令可以实现简单的人机通信。而其中的矩阵式设计，可以减少I/0的占用，更加的节约资源，在此基础上已出现了很多的现实应用。例如在美国已经开始设计更舒适的手套键盘，手套键盘就像是一个触摸屏，只要戴上手套，用大拇指轻敲其他手指就能打字。它可以用在消费市场或医疗领域，为那些因为残疾只能使用一只手的人服务。其中宏基公司设计了背光键盘，用
12、户在夜晚使用时能够更加看清屏幕。 目前，研究者又在研究全键盘手机，相信在未来用我们的手机打字，发短信将更加便捷。 随着电脑的普及，以及在各行各业的应用，键盘作为人机交流的手段，将随着时代的发展，不断更新。1.3 本设计所要实现的目标 通过矩阵键盘设计的课题，提出了用P1口接矩阵键盘，用数码管显示0-F的序号的硬件电路设计和软件设计方案。在硬件方面，单片机控制芯片选AT89C51,它是一种带4K字节的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Fl
13、ash储存单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用2。除此之外还有数码管显示器。在软件方面，主要通过按键信息传到单片机中，再通过单片机的处理最终在数码管上显示相应的结果。1.4 本文的设计方案：采用以单片机为核心的控制方案 按照系统的设计要求，将系统分为如下几个模块，主控模块，按键扫描模块，LED显示模块，电源电路，复位电路，晶振电路等几个模块3。其中以AT89C51作为主控模块，输入键值的按键模块有16个按键，显示模块用1位8段共阴极LED数码管。最终在数码管上显示每个按键的0F序号。2 主要器件介绍2.1 按键扫描模块的选择该系统以16个按键作为系统信息的输入端，通过主控
14、模板的控制，最终显示在LED上。本系统是通过行与列两个并行接口与AT89C51通信。 按键序号排列图 键盘的程序任务是：确定有没有按键按下，以及那个键按下了，其功能是什么，进而对键盘进行消抖。它的两个并行口中，一个输出扫描码，来达到按键动态接地的效果；另一个口输入按键状态，由扫描值和回馈信号共同形成键盘编码而识别按键。 图2-1 按键序号排列图2.2 主控芯片(微处理器)的选择本次设计选用的微处理器是兼容标准MCS-51指令的AT89C51单片机。2.2.1 AT89C51单片机功能简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度、非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚可以
