武汉理工大学-监测与控制课实验报告-实验1---键盘接口电路

1、学生学号 实验课成绩学 生 实 验 报 告 书实验课程名称监测控制系统应用开 课 学 院信息工程学院指导教师姓名×××学 生 姓 名×××学生专业班级×××2015-2016学年第2学期 实验课程名称： 监测控制系统应用 实验项目名称键盘接口电路的设计与实现实验成绩实 验 者专业班级组 别同 组 者实验日期 一、实验目的、意义：（1）键盘是微机应用系统中必不可少的输入设备，掌握键盘电路硬件和软件的设计技巧（2）学会设计出满足各种需要、适应各种场合的键盘电路。二、实验内容：（1） 设计8个按键的独立键盘和4

2、×4矩阵键盘的硬件电路和软件（2） 按键识别上分别采用查询法和中断方式（3） 在开发板上搭建电路，设计好的程序编译后写入开发板中，检验相应键盘的性能。具体任务是：（1）分别设计出独立键盘和4×4矩阵键盘的硬件电路和软件，并且这两种键盘又分别采用查询式和中断方式识别按键，即设计4种键盘；（2）选择开发板上的LED显示器或LED灯或其他作为检验键盘是否有效的输出设备，设计出完整的带检验电路的键盘实验电路系统（4套）。（3）用proteous仿真电路，保证设计的正确性；（4）基于开发板完成实物制作；3、 探究内容：（1）键盘设计需要考虑那些问题（按键识别、消抖、键值）（2）键盘硬

3、件电路的设计方法（3）键盘软件设计方法（软件实现哪些功能）（4）比较独立键盘和矩阵键盘的特点（5）比较查询法和中断法识别按键性能上的不同 基于以上探究内容，进行本次实验的设计4、 实验设计：1、键盘接口的基本任务：（1）判断是否有键按下（2）确定按键的键值（3）消除开关抖动，避免一次键重复读入（4）无论按键时间长短，只读取一次数据2、 独立键盘设计： 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。独立式按键的典型应用如图1所示。

4、 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，因此，在按键较多时， I/O 口线浪费较大，不宜采用。 图1 独立键盘电路连接a、 查询式电路连接如图2所示，P0与开关相连，P1与数码管相连用于显示。如何实现键盘的设计？先逐位查询每根 I/O 口线的输入状态，如某一根 I/O 口线输入为低电平，则可确认该 I/O 口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。通过设计一个合适的延时程序来消除开关抖动，避免一次键重复读入，并且，保证无论按键时间长短，只读取一次数据。图2 独立键盘查询电路程序如下：org 0000hSTART:MOV A,#0FFH ; M

5、OV P0,A ;置P1口为输入状态 MOV A,P0 ;键状态输入 JNB ACC.0,K0 ;检测0号键是否按下，按下转 JNB ACC.1,K1 ;检测1号键是否按下，按下转 JNB ACC.2,K2 ;检测2号键是否按下，按下转 JNB ACC.3,K3 ;检测3号键是否按下，按下转 JNB ACC.4,K4 ;检测4号键是否按下，按下转 JNB ACC.5,K5 ;检测5号键是否按下，按下转 JNB ACC.6,K6 ;检测6号键是否按下，按下转 JNB ACC.7,K7 ;检测7号键是否按下，按下转 JMP START K0: ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC

6、.0,PROM0 JMP PROM0K1:ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.1,START JMP PROM1k2:ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.2,START JMP PROM2k3:ACALL DAY1 mov a,p0 JB ACC.3,START JMP PROM3k4:ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.4,START JMP PROM4k5:ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.5,START JMP PROM5k6:ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.6,STARTJMP P

7、ROM6k7: ACALL DAY1 mov a,p0 JNB ACC.7,START JMP PROM7PROM0:MOVDPTR,#TAB MOVA,#00H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 JMP START prom1: MOVDPTR,#TAB MOVA,#01H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ACALL DAY2 JMP START prom2: MOVDPTR,#TAB MOVA,#02H MOVC A,A+DPTR MOVP1,A LCALLDAY2JMP START prom3: MOVDPTR,#TAB MOVA,#03H MO

8、VCA,A+DPTR MOVP1,ALCALLDAY2 JMP START prom4: MOVDPTR,#TAB MOVA,#04H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 JMP START prom5: MOVDPTR,#TAB MOVA,#05H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 JMP START prom6: MOVDPTR,#TAB MOVA,#06H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 JMP START prom7: MOVDPTR,#TAB MOVA,#07H MOVCA,A+DPTR MOVP1,

9、A ACALLDAY2 JMP START DAY1:MOVR0,#0AHDL2:MOVR1,#0FFHDL1:DJNZR1,DL1DJNZR0,DL2RETDAY2:MOVR4,#0FFHACALLDAY1DL00:MOVR5,#0FFHACALLDAY1DL11:DJNZR5,DL11DJNZR4,DL00RETTAB:DB0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H;共阳数码管ENDb、中断式 与独立键盘的查询式电路基本相同，不同的是，中断式的P0端8个口通过一个8输入与门相连，输出接至P3.2。当有按键按下时，P3.2会从高电平变为低电平，从而转去中断子程序执

10、行按键后的显示。图3 独立键盘中断式电路程序如下：org 0000hJMP MAINorg 0003hJMP INTV0ORG 0030H；主程序MAIN: MOV p0,#0FFH SETB IT0SETB EX0SETB EAMOVA,#3FH MOVP1,AHERE: SJMP HERE；中断子程序INTV0:ACALLDAY1 JB P3.2,HERE JNB ACC.0,K0 ;检测0号键是否按下，按下转 JNB ACC.1,K1 ;检测1号键是否按下，按下转 JNB ACC.2,K2 ;检测2号键是否按下，按下转 JNB ACC.3,K3 ;检测3号键是否按下，按下转 JNB AC

11、C.4,K4 ;检测4号键是否按下，按下转 JNB ACC.5,K5 ;检测5号键是否按下，按下转 JNB ACC.6,K6 ;检测6号键是否按下，按下转 JNB ACC.7,K7 ;检测7号键是否按下，按下转 JMPHEREK0: MOVDPTR,#TAB MOVA,#00H MOVC A,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 RETI K1: MOVDPTR,#TAB MOVA,#01H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ACALL DAY2 RETIK2: MOVDPTR,#TAB MOVA,#02H MOVC A,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2

12、RETIK3: MOVDPTR,#TAB MOVA,#03H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 RETI K4: MOVDPTR,#TAB MOVA,#04H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 RETIK5: MOVDPTR,#TAB MOVA,#05H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALLDAY2 RETIK6: MOVDPTR,#TAB MOVA,#06H MOVCA,A+DPTR MOVP1,A ACALL DAY2 RETIK7: MOVDPTR,#TAB MOVA,#07H MOVCA,A+DPTR MOVP1,

13、A ACALLDAY2 RETI DAY1: ；延时子程序 MOVR0,#0AHDL2:MOVR1,#0FFHDL1: DJNZR1,DL1 DJNZR0,DL2 RETDAY2: MOVR4,#0FFH ACALLDAY1DL00: MOVR5,#0FFH ACALL DAY1DL11: DJNZR5,DL11 DJNZR4,DL00 RETTAB:DB 0f9H,0a4H,0b0H,99H,092H,82H,0f8H,80HEND3、 矩阵键盘设计： 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到5V 上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通

14、，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。a、 查询式： P0.0-P0.3为键盘的行输入线，P0.4-P0.7为列输出线，P0与数码管相连。对每个键的编码值进行编码，对应按键按下时数码管要显示的值送入该编码键地址。程序如下：ORG 0000HMOV A,#0C0HMOV R1,#0EEHMOV R1,AMOV A,#0F9HMOV R1,#0DEHMOV R1,AMOV A,#0A4HMOV R1,#0BEHMOV R1,AMOV A,#0B0HMOV 07EH,AMOV A,#99HMOV R1,#0EDHMOV R1,AMOV A,#92HMOV R1,#0DDHMOV R1,AM

15、OV A,#82HMOV R1,#0BDHMOV R1,AMOV A,#0F8HMOV R1,#07DHMOV R1,AMOV A,#80HMOV R1,#0EBHMOV R1,AMOV A,#90HMOV R1,#0DBHMOV R1,AMOV A,#88HMOV R1,#0BBHMOV R1,AMOV A,#83HMOV R1,#07BHMOV R1,AMOV A,#0C6H MOV R1,#0E7H MOV R1,A MOV A,#0A1H MOV R1,#0D7H MOV R1,A MOV A,#86H MOV R1,#0B7H MOV R1,A MOV A,#8EH MOV 077H

16、,ATEST: ACALL DAY MOV P0,#0F0H MOV A,P0 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,HAVE SJMP TESTHAVE: MOV A,#0FEHNEXT: MOV B,A MOV P0,AREAD: MOV A,P0 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,YES MOV A,B RL A CJNE A,#0EFH,NEXTYES: ACALL DAYAREAD: MOV A,P0 ANL A,#0F0H MOV R2,A MOV A,B ANL A,#0FH ORL A,R2 ;键编码YES1: MOV R0,A MOV P1,R0

17、ACALL DAY JMP TESTDAY:MOVR0,#0FFHDL2:MOVR1,#0FFHDL1: NOP NOP DJNZ R1,DL1 DJNZ R0,DL2 RETEND b、中断式： 设计原理：计算机应用系统工作时，并不经常需要键输入。但无论是查询工作方式还是定时扫描工作方式，CPU经常处于空扫描状态。为了提高CPU的效率，可采用中断工作方式。这种工作方式是当键盘上有键按下时，向CPU发一个中断请求信号，CPU响应中断后，在中断服务程序中扫描键盘，执行键功能程序。程序如下：#include<reg52.h>unsigned char code table=0x3f,0

18、x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void yanshi()/延时子程序unsigned char x;for(x=0;x<250;x+);int shibie()/扫描识别子程序unsigned char x=0xef,y;int n,m;for(n=0;n<4;n+)P0=x;/在这里P0高四位的电平如果影响了P0的低四位这里采集器就会撤销中断。y=(P0)&0x0f;switch(y)case 0x01:m=0;return(m*4+n);case 0x0

19、2:m=1;return(m*4+n);case 0x04:m=2;return(m*4+n);case 0x08:m=3;return(m*4+n);x=(x<<1)+1;void zd()interrupt 0unsigned char i;yanshi();P0=0x0f;if(P0=0x0f)goto lab;/如果条件成立，说明是抖动产生的中断，应当回避。跳转i=shibie();P1=tablei;P0=0x0f;/这里会引起P0低四位的一个向上沿从而导致程序不稳定最终失控的中断信号。lab:; /跳转标志，直接跳过中断程序内容，直接到尾部void main()EA=1

20、;EX0=1;IT0=1;P1=0x00;P0=0x0f;while(1);五、实验内容：1、在KEIL 中建立project ，分别输入源程序，编译成功后，生成.HEX文件。2、在PROTEUS中搭建电路，将对应的.HEX文件导入仿真电路中，进行仿真。3、观察仿真现象，调整延时时间长短，观察现象，检验四种键盘的性能。A 独立键盘查询式：（1） 按下一个键，数码管显示对应的数字。（2） 当某按键一直按下（按下时间很长）时，数码管显示对应数字。 （3）当按下键的速度非常快时，数码管未显示对应的数字 原因分析： 程序中的消抖程序延时过长采取措施： 将延时程序的延时时间变短 （3）以正常手速按下键，数码管正确显示，减少消抖时间，继续按键实验，最后确定，消抖时间为510ms合适B 独立键盘中断方式：与独立键盘查询式检验类似，最后确定其合适的消抖时间为510ms，与独立键盘查询式现象相比，中断式的反应时间更短，即，在相同的条件下，当按键按下时，中断式的键盘显示更快一些，反应更灵敏。 C 矩阵键盘查询式： 与独立键盘查询式检验类似，每个键按下，数码管都显示对应的值，最后确定其合适的消抖时间为510msD 矩阵键盘中断式：与矩阵键盘查询式检验类似，最后确定其合适的消抖时间为 510ms，与矩阵键盘查询式现象相比，中