電子工程系畢業(yè)論文--單片機4×4矩陣鍵盤控制led

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 單片機4×4矩陣鍵盤控制LED </p><p>　　系（部） 電子工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><

2、p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　總評成績 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012 年 3 月 5 日</

3、p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　矩陣式鍵盤乃是當(dāng)今使用最為廣泛的鍵盤模式，該系統(tǒng)以N個端口連接控制N*N個按鍵，即時在LED數(shù)碼管上。單片機控制的據(jù)這是鍵盤顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對不同的按鍵進行實時顯示，其核心是單片機和鍵盤矩陣電路部分，主要對按鍵與顯示電路的關(guān)系、矩陣式技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件等各個部分進行實現(xiàn)。4*4矩陣式鍵盤采用AT89

4、C51單片機為核心，主要由矩陣式鍵盤電路、譯碼電路、顯示電路等組成，軟件選用匯編語言編程。單片機將檢測到的按鍵信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，顯示于LED顯示器上。該系統(tǒng)靈活性強，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發(fā)前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 80C51芯片;矩陣式;LED;鍵盤</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

5、<b>　　1 引 言1</b></p><p>　　2 4×4矩陣鍵盤控制LED工作原理及軟硬件設(shè)計、仿真調(diào)試2</p><p>　　2.1 4×4矩陣式鍵盤識別顯示系統(tǒng)概述2</p><p>　　2.2 4×4矩陣式鍵盤原理3</p><p>　　2.3 4×4矩陣式

6、鍵盤控制LED顯示方法.. 4</p><p>　　2.4 4×4矩陣式鍵盤軟件編程6</p><p>　　2.5 4×4矩陣式鍵盤軟件仿真調(diào)試分析11</p><p><b>　　3 結(jié) 論12</b></p><p><b>　　4 謝 詞13</b></p

7、><p><b>　　5 參考文獻13</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　本實驗是在基于PROTUES平臺下，運用 80C51芯片編寫程序設(shè)計實現(xiàn)的矩陣式鍵盤。通過對矩陣鍵盤的硬件電路的設(shè)計及對其進行程序匯編和運行，通過單片機的內(nèi)部控制實現(xiàn)對硬件電路的設(shè)計,從而實現(xiàn)對4*4矩陣鍵盤的識別。

8、用單片機的并行P1口連接4*4矩陣鍵盤，并以單片機的P1.0－P1.3口作鍵盤輸入的列線，以單片機的P1.4－P1.7口作為鍵盤輸入的行線，然后用P0.0－P0.6作輸出線，通過電阻在顯示器上顯示不同的符號按鍵 “0－F”[1]。在硬件電路的基礎(chǔ)上加上軟件程序的控制來設(shè)計實現(xiàn)。</p><p>　　2 4×4矩陣鍵盤控制LED工作原理及軟硬件設(shè)計、仿真調(diào)試</p><p>　　

9、2.1 4×4矩陣式鍵盤識別顯示系統(tǒng)概述 </p><p>　　矩陣式鍵盤模式以N個端口連接控制N*N個按鍵，實時在LED數(shù)碼管上顯示按鍵信息。顯示按鍵信息，省下了很多的I/O端口為他用，相反，獨立式按鍵雖編程簡單，但占用I/O口資源較多，不適合在按鍵較多的場合應(yīng)用。并且在實際應(yīng)用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母、符號等操作功能，如電子密碼鎖、電話機鍵盤、計算器按鍵等，至少都需要12到16個按鍵。矩陣式

10、鍵盤簡介：矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為N*N個[2]。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。</p><p>　　最常見的鍵盤布局如圖1所示。一般由16個按鍵組成，在單片機中正好可以用一個P口實現(xiàn)16個按鍵功能，這也是在單片機系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計就采用這個鍵盤模式。&

11、lt;/p><p><b>　　圖1 鍵盤布局</b></p><p>　　矩陣式鍵盤提高效率進行按鍵操作管理有效方法，它可以提高系統(tǒng)準確性，有利于資源的節(jié)約，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。</p><p>　　2.2 4×4矩陣式鍵盤原理</p><p>　　行列式鍵盤的接法比獨立式鍵盤的接法復(fù)雜，編程實現(xiàn)上也會比

12、較復(fù)雜。但是，在占用相同的I／O端口的情況下，行列式鍵盤的接法會比獨立式接法允許的按鍵數(shù)量多，其原理圖如圖1所示。 </p><p>　　圖2 4×4矩陣式鍵盤原理圖</p><p>　　實際的工程中，可能會使用PIC16C5X這種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，使用PIC16C5X單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩

13、種功能?！　⌒辛惺芥I盤的工作方式是先用列線發(fā)送掃描字，然后讀取行線的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，并給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護?！　≡陲@示部分，它可以為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，而且為顯示器提供多路復(fù)用信號，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。　　鍵盤中有無按鍵按下是由

14、列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來判斷的，其方法是將列線的所有I／O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為1?！　℃I盤中哪一個鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來判斷，其方法是依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列，如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與0電平線相交的交點上的那個鍵。</p>&

15、lt;p><b>　　3</b></p><p>　　2.3 4×4矩陣式鍵盤控制LED顯示方法</p><p>　?。?）在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機的P1.0－P1.7端口通過8聯(lián)撥動撥碼開關(guān)JP3連接到“4*4行列式鍵盤”區(qū)域中的M1－M4，N1－N4端口上[3]。即將P1口作為整個系統(tǒng)的輸入接口電路 。 （2）在“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中，

16、把單片機的P0.0－P0.6端口通過上拉電阻連接到“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任何一個a－g端口上[4]。 （3）此實驗采用的是共陰極LED顯示塊，只有當(dāng)a－g端口輸入高電平時才有效，即顯示塊中的對應(yīng)的發(fā)光二極管才發(fā)光，低電平時不顯示，通過a－g端口的不同輸入使顯示器顯示不同的字符。</p><p>　　2.4 電路設(shè)計及電路圖</p><p>　　把單片機的P1.0－P1.7端口通

17、過8聯(lián)撥動撥碼開關(guān)連接到“4*4行列式鍵盤”，其中P1.0-P1.3作為列線，P1.4-P1.7作為行線，把單片機的P0.0－P0.6端口連接到共陰極“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中對應(yīng)的a－g端口上；系統(tǒng)首先通過CPU對全部鍵盤進行掃描，即把第一根行線置為“0”狀態(tài)，其余行線置于“1”狀態(tài)，讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，若其狀態(tài)全為“1”表明該行無鍵按下，再將第二根行線置為“0”狀態(tài)，同樣讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，如其狀態(tài)也全為“1”，則置第一根行線置

18、為“0”狀態(tài)，以此類推[5]。如讀入輸入緩沖器的狀態(tài)不全為“1”，確定哪一根列線為“0”狀態(tài)，當(dāng)某個鍵的行線和列線都為“0”狀態(tài)時，表明該鍵按下。最后通過顯示程序?qū)⒃撴I的序號顯示出來。（如下圖3）</p><p><b>　　4</b></p><p>　　圖3 4×4矩陣式鍵盤電路圖</p><p>　　2.4 4×4矩陣

19、式鍵盤軟件編程</p><p>　　KEY EQU 30H </p><p>　　ORG 0000H ；入口地址</p><p>　　SJMP START </p><p>　　START:MOV P0,#00H </p><p>　　JIXU:MOV P1,#0F

20、FH ；判第0行是否有鍵按下</p><p>　　CLR P1.4 ；將P1.4清零</p><p><b>　　MOV A,P1 </b></p><p>　　ANL A,#0FH ；屏蔽高4位&l

21、t;/p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NOKEY0 ；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY0</p><p>　　LCALL DELAY10MS ；延時，去抖動 </p><p>　　MOV A,P1

22、 ；再確認一次</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NOKEY0 ；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY0</p><p>　　MOV A,P1

23、 ；判哪一個鍵按下</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　CJNE A,#0EH,NEXT1 </p><p>　　MOV KEY,#0 </p><p>　　LJMP OK ；轉(zhuǎn)向顯示程序</p><p>　　NEXT

24、1:CJNE A,#0DH,NEXT2 </p><p>　　MOV KEY,#1 </p><p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NEXT2:CJNE A,#0BH,NEXT3 </p><p>　　MOV KEY,#2 </p><p><b>　　LJM

25、P OK </b></p><p>　　NEXT3:CJNE A,#07H,NOKEY0 </p><p>　　MOV KEY,#3 </p><p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NOKEY0:MOV P1,#0FFH ；判第1行是否有鍵按下<

26、/p><p>　　CLR P1.5 ；將P1.5清零</p><p><b>　　MOV A,P1 </b></p><p>　　ANL A,#0FH ；屏蔽高4位</p><p>　　XRL A,#0FH <

27、/p><p>　　JZ NOKEY1 ；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY1</p><p>　　LCALL DELAY10MS ；延時，去抖動</p><p>　　MOV A,P1 ；再確認一次</p><p>

28、;　　ANL A,#0FH </p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NOKEY1 ；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY1</p><p>　　MOV A,P1 ；判哪一個鍵按下</p><p>　　ANL A,

29、#0FH </p><p>　　CJNE A,#0EH,NEXT5 </p><p>　　MOV KEY,#4 </p><p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NEXT5:CJNE A,#0DH,NEXT6 </p><p>　　MOV KEY,#5 </p>

30、;<p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NEXT6:CJNE A,#0BH,NEXT7 </p><p>　　MOV KEY,#6 </p><p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NEXT7:CJNE A,#07,NOKEY1 &

31、lt;/p><p>　　MOV KEY,#7 </p><p><b>　　LJMP OK </b></p><p>　　NOKEY1:MOV P1,#0FFH ；判第2行是否有鍵按下</p><p>　　CLR P1.6 ；將P

32、1.6清零</p><p><b>　　MOV A,P1 </b></p><p>　　ANL A,#0FH ；屏蔽高4位</p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NOKEY2

33、；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY2</p><p>　　LCALL DELAY10MS ；延時，去抖動</p><p>　　MOV A,P1 ；再確認一次</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　XRL A,#0FH &

34、lt;/p><p>　　JZ NOKEY2 ；A為0，轉(zhuǎn)向NOKEY2</p><p>　　MOV A,P1 ；判哪一個鍵按下</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　CJNE A,#0EH,NEXT

35、9 </p><p>　　MOV KEY,#8 </p><p><b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NEXT9:CJNE A,#0DH,NEXT10 </p><p>　　MOV KEY,#9 </p><p><b>　　SJMP OK </b>&l

36、t;/p><p>　　NEXT10:CJNE A,#0BH,NEXT11 </p><p>　　MOV KEY,#10 </p><p><b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NEXT11:CJNE A,#07,NOKEY2 </p><p>　　MOV KEY,#11 </

37、p><p><b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NOKEY2:MOV P1,#0FFH ；判第2行是否有鍵按下</p><p>　　CLR P1.7 ；將P1.6清零</p><p>　　MOV A,#P1

38、</p><p>　　ANL A,#0FH ；屏蔽高4位</p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NEXT16 ；A為0，轉(zhuǎn)向NEXT16</p><p>　　LCALL DELAY10MS

39、 ；延時，去抖動</p><p>　　MOV A,P1 ；再確認一次</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　XRL A,#0FH </p><p>　　JZ NEXT16

40、 ；A為0，轉(zhuǎn)向NEXT16</p><p>　　MOV A,P1 ；判哪一個鍵按下</p><p>　　ANL A,#0FH </p><p>　　CJNE A,#0EH,NEXT13 </p><p>　　MOV KEY,#12 </p><p>

41、;<b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NEXT13:CJNE A,#0DH,NEXT14 </p><p>　　MOV KEY,#13 </p><p><b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NEXT14:CJNE A,#0BH,NEXT15 </p&

42、gt;<p>　　MOV KEY,#14 </p><p><b>　　SJMP OK </b></p><p>　　NEXT15:CJNE A,#07H,NEXT16 </p><p>　　MOV KEY,#15 </p><p><b>　　SJMP OK </b></p&g

43、t;<p>　　NEXT16:LJMP JIXU </p><p>　　OK:MOV A,KEY ；查表顯示</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR </p><p><b>　　MOV P0,A

44、 </b></p><p>　　LJMP JIXU </p><p>　　DELAY10MS:MOV R6,#10 ；延時</p><p>　　D1:MOV R7,#248 </p><p>　　DJNZ R7,$ </p><p>　　DJNZ R6,D1 &l

45、t;/p><p><b>　　RET </b></p><p>　　TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H </p><p>　　DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H </p><p><b>　　END</b></p&g

46、t;<p>　　2.5 4×4矩陣式鍵盤軟件仿真調(diào)試分析</p><p>　　在proteus中設(shè)計好實驗電路后，然后在proteus編程環(huán)境中進行程序設(shè)計和編譯，生成HEX文件并加載HEX文件，點啟動，運行仿真[6]。由于開始時P0口的值被賦為00H，P1口的值為FFH，當(dāng)無鍵按下時，將P1.4口置0，再將P1口的值送A，屏蔽高4位，與0F相異或后，A的值變?yōu)?，即第0行沒有鍵按下，轉(zhuǎn)入

47、NOKEY0子程序中，重新賦值P1口的值為FFH，將P1.5口置0后送A，屏蔽高4位，與0F相異或后，A的值又變?yōu)?，即第1行沒有鍵按下[7]，轉(zhuǎn)入NOKEY1子程序中，同理，可以得知第2行和第3行也沒有鍵按下。因而，P0口沒有被重新賦值，保持為00H不變，又顯示器是共陰極的，此時P0.0-P1.6口均為“0”,即“a-g”段均不顯示，從而顯示器不顯示，并轉(zhuǎn)向程序的開始繼續(xù)循環(huán)掃描鍵盤，直到有鍵按下為止。</p><

48、p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計，感覺受益匪淺，從拿到題目到完成整個編程，從理論到實踐，學(xué)到很多很多的課堂理論中沒學(xué)到過的東西，不僅對鍵盤的識別技術(shù)這一章節(jié)的知識點有了深刻的認識，而且對這學(xué)期開設(shè)的單片機這門課程有了更全面的了解。通過這次單片機課程設(shè)計，還使我懂得了實踐的重要性。同時在程序調(diào)試的過程中提高自己的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、實際動手和獨立思

49、考的能力。</p><p><b>　　4致謝</b></p><p>　　本論文是在cc老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法。本論文從選題到完成。在此，謹向老師表示崇高的敬意和衷心的

50、感謝！還要感謝同學(xué)們對我的關(guān)心、支持和幫助。最后，感謝我遠在百里之外的父母，是他們默默的關(guān)心和愛，讓我在大學(xué)安逸地學(xué)習(xí)。在今后的生活中，我會盡我最大的努力回報所有關(guān)心我的人。</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1] 宋浩 《單片機原理及應(yīng)用》 2005</p><p>　　[2] 李光弟 《單片機基礎(chǔ)》（修