单片机键盘显示接口电路设计说明

./中北大学单片机及其接口技术课程设计说明书学生：学号：学院：专业：题目：单片机键盘显示接口电路设计指导教师：小林职称:副教授2012年6月17日中北大学单片机及其接口技术课程设计任务书11/12学年第二学期学院：专业：学生姓名：学号：课程设计题目：单片机键盘显示接口电路设计起迄日期：6月11日～6月17日课程设计地点：中北大学指导教师：小林系主任：王忠庆下达任务书日期:20XX06月11日课程设计任务书1．设计目的：通过本设计,掌握单片机应用系统中键盘及显示电路设计。2．设计容和要求〔包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等：1、设计技术要求〔1键盘：4×4〔2显示器：8位LED七段数码管2、设计容〔1设计键盘及显示地址译码电路、读写控制电路、显示驱动电路；〔2选择LED七段显示器器件和必要译码控制器件；〔3用PROTEL〔或手工绘制电原理图。〔4写出设计总结报告。设计报告主要容包括：设计目的与要求、系统技术指标或设计要求、设计方案、有关参数计算,主要参考资料及心得体会等3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书<论文>、图纸、实物样品等〕：设计总结；原理图；结构框图；参考文献等。课程设计任务书4．主要参考文献：要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写,例：傅承义,运泰,祁贵中.地球物理学基础.：科学,1985参考资料不得少于10篇5．设计成果形式及要求：设计总结；系统电原理图；参考文献等。6．工作计划及进度：6月116月136月146月16调研、资料收集；确定设计方案〔选择器件等；设计电路；撰写总结、设计报告答辩系主任审查意见：签字：年月日绪论89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器〔FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。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指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。在本次课程设计中,便采用89C51单片机。设计容一、4×4键盘原理：4×4的矩阵键盘的连接原理图如图1+5V。+5V10KΩ89C51输P1.0出P1.1端P1.2口P1.3〔行扫描0123第0行输P1.0出P1.1端P1.2口P1.3〔行扫描4567第1行89AB第2行CDEF第3行P1.4P1.5P1.6P1.7P1.4P1.5P1.6P1.7输入端口线〔读入检查图1电路原理图见附图一本次设计为4×4的矩阵键盘,这样的设计可以有效的减少键盘与单片机接口时所占用的I/O接口。在这种非编码键盘的单片机系统中,键盘处理程序首先执行有无按键按下的程序段,当确认有按键按下后,下一步就要识别哪一个按键被按下,对键的识别常采用逐行〔逐列扫描的方法。首先判断有无按键按下。方法是：向行线输出全扫描字00H,把全部行线置为低电平,然后将列线的电平状态读入到累加器A中,如果有按键按下,会使列线电平被拉至低电平,是列输入不全为1。判断键盘哪一个键被按下。方法是：一次给行线送低电平,然后查所有列线状态,称为行扫描,如果全为1,则所按下键不在此行,如果不全为1,则所按下键必在此行,而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。在此,按键的位置码并不等于按键的实际定义键值,因此还必须进行转换,即键值译码,本次设计中采用软件实现键值的译码,译码方式如下：第0行键值为：0行×4+列号〔0~3为0、1、2、3；第1行键值为：1行×4+列号〔0~3为4、5、6、7；第2行键值为：2行×4+列号〔0~3为8、9、A、B；第3行键值为：3行×4+列号〔0~3为C、D、E、F；译码程序如下：MOVA,R0；取行号送AMOVB,#04；每一行按键个数MULAB；行号×按键数ADDA,R2；R2中存放列号,行号×按键数+列号=键值,在A中开始键盘行扫描流程图如下：开始置所有的行为低电平置所有的行为低电平读取列的状态读取列的状态N列中有低电平吗N列中有低电平吗EKEY:EKEY:RETSKEY:延时20msYRETSKEY:延时20msY置行计数器=00H,列计数器=00H置行输出扫描初始值为00H置行计数器=00H,列计数器=00H置行输出扫描初始值为00H输出行的扫描字,置某一行为低SKEY1：输出行的扫描字,置某一行为低SKEY1：有一列键按下S123：有一列键按下S123：读取列值将行数+1扫描字左移一位YN读取列值将行数+1扫描字左移一位NN判断哪一行按下是最后一行吗判断哪一行按下是最后一行吗序列号YEKEY:序列号YEKEY:调键值译码程序DKEY：RET调键值译码程序DKEY：RET图2二、8位LED七段数码管显示原理：在显示电路中,需要使用到74LS48与74LS138两块集成芯片。74LS48用作七段数码管数值显示译码器,将P0.0-P0.3输出的数值BCD码译码后得到的段选码送给七段数码管,使得数码管能够正确显示数值。74LS138做选位段译码器,将P0.4-P0.6输出的位选BCD码转化为二进制反码,进行选位。在本次设计中,8为LED七段数码管均采用共阳极接法。通过八个非门对74LS138输出的电平进行取反,与74LS48共同实现共阳极接法对七段LED数码管的显示驱动。具体电路原理见附图二。74LS48芯片的电路结构原理及引脚图：引脚图中的大写字母A、B、C、D为BCD码输入端,小写字母a、b、c、d、e、f、g为字型码输出端,LT为灯测试输入端,RBI为消隐输入,RBO为消隐输出。表1为74LS48BCD-7段锁存/译码/驱动器作为段驱动器的输入输出信号的对应关系。在使用时,将芯片的输入端引脚A、B、C、D与单片机的P0口相连接,该芯片的输出端七个管脚,与LED显示器的七个段码引脚相连接。74LS48的作用是接受来自单片机的BCD码型的输入信号,经锁存、译码和放大后,输出七段字型码到LED显示器,完成对BCD码到七段字型码的锁存、译码和驱动的功能。74LS48BCD-7段译码器输入/输出端信号对照表输入端电平输出端电平显示字型输出端电平输出端电平显示字型DCBAgfedcbaDCBAgfedcba00000111111<3FH>001011101011<6DH>500010000110<06H>101101111011<7DH>600101011011<5BH>201110000111<07H>700111001111<4FH>310001111111<7FH>801001100110<66H>410011101111<6FH>9表174LS138为3线－8线译码器工作原理如下：当一个选通端〔G1为高电平,另两个选通端〔/<G2A>和/<G2B>为低电平时,可将地址端〔A、B、C的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。其输入输出真值表如表2.表2此电路可以实现静态与动态两种显示方式：1、静态显示可实现一位显示。既选位段选中一位,数据段输出数值,使得数码管显示数值。静态显示器的亮度较高。这种显示方式编程容易,管理也较简单,但占用Ｉ／Ｏ口线资源较多。在显示位数较多的情况下,一般都采用动态显示方式。2、动态显示可以实现八位同时显示不同数值。段选码与位选码没送入一次后延时1ms,因为人眼的视觉暂留时间为100ms,所以,每次每次显示的时间不超过20ms,并保持一段时间,易造成视觉暂留效果,给人看上去每个数码管总在亮。这种方式称作软件扫描显示。例如要显示"0123",必须对P0口进行如下编辑：MOVP0,#80HLCALLDYIMOVP1,#41HLCALLDYIMOVP1,#22HLCALLDYIMOVP1,#13HLCALLDYI课程设计心得体会通过这次课程设计,让我了解了89C51在实际生活中的一些应用,单片机键盘和LED电路的设计及工作原理。让我在学习单片机理论知识同时,让我明白了要在实际生活中学会应用,提高了我的动手能力,要手脑并用。本次设计是通过使用PROTEL软件来进行设计,让我熟悉的掌握了此软件的基本操作。本来有些遗忘的知识点通过查参考资料,让我对旧的知识有所巩固,同时也明白了原来疑惑的地方。让我的专业知识有一定的提高,且提高我的综合能力,以便在今后社会生活中不但要学会运用所学的知识来解决实际问题,而且要不断的提高自己的实际动手能力,从而有自己的一些经验去解决问题。附录1：参考文献：焱,艳华,王康谊.数字电子技术基础.：电子工业,2009薛小玲,志群,贾俊荣.单片机接口模块应用与开发实例详解.：航天航空大学,2010振辉.改进式MCS-51单片机实验.