單片機課程設計報告--- 4x3鍵盤掃描及六位數(shù)碼顯示

1、<p>　　《單片機原理與接口技術》</p><p><b>　　實訓設計報告</b></p><p>　　設計題目: 4x3鍵盤掃描及六位數(shù)碼顯示 </p><p>　　二00九 年 六 月 十三 日目 錄</p><p>　　1.引 言………………………………………………………………

2、… （3）</p><p>　　2 系統(tǒng)主要硬件電路設計………………………………………………（4）</p><p>　　分模塊介紹硬件電路…………………………………………………（4）</p><p>　　4.系統(tǒng)軟件設計……………………………………………………… （8）</p><p>　　5.總結………………………………………………………

3、……… （11）</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　附圖</b></p><p>　　基于80C51單片機的4×3鍵盤掃描及顯示接口</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　單

4、片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器(MCU)，它的出現(xiàn)是計算機發(fā)展史上的一個重要的里程碑，它以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點獨具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、家用電器等嵌入式應用領域中獨占鰲頭。本次課設采用的STC89C51單片機是51系列單片機的一種代表，目前51系列單片機是國內(nèi)目前應用最廣泛的一種單片機之一。單片機以其系統(tǒng)硬件構架完整、價格低廉、學生能動手等特點，成為工科學生硬件設計的基礎課。</p&g

5、t;<p>　　1·1·1單片機89C51的簡單介紹</p><p>　　在這次的實習中我們使用的是89C51單片機的焊接.</p><p>　　89C51開發(fā)板的模塊特點：雙路電源模塊：提供全板各模塊電源，專為A／D和D／A單元模塊提供一路穩(wěn)定的參考電源；單片機核心系統(tǒng)模塊：實驗板的核心，全部引腳均由雙排插針引出，便于引腳的復用；LED指示燈模塊：8位L

6、ED高亮指示燈，可做跑燈、信號提示等實驗；　蜂鳴器、繼電器控制模塊：可作報警、大負載的開關控制實驗；按鍵輸入模塊：4位獨立按鍵，可作按鍵輸入實驗；光藕隔離輸入輸出模塊：可做霍爾脈沖計數(shù)、直流電機等實驗；數(shù)碼管顯示模塊：4位共陽極數(shù)碼管，可做各種數(shù)碼管顯示實驗；鎖存器模塊：便于系統(tǒng)的擴展實驗；模擬信號調(diào)理模塊：電壓輸入、溫度傳感器輸入信號的調(diào)理，可做為A／D的前級輸入和理解運算放大器的應用原理；A／D轉換模塊：采用8路輸入的8位并行A／D

7、芯片ADC0809，可做相應的A／D實驗；D／A轉換模塊：采用8位并行D／A芯片DAC0832，可做相應的D／A實驗；UART模塊：可做與PC機的各種通訊實驗；液晶顯示接口模塊：可做段式液晶0804以及字符液晶1602實驗；存儲器模塊：采用I2C總線的AT24C02，可做I2C和有關的存儲實驗；　實時時鐘模塊：采用飛利浦的PCF8563，可做相應</p><p>　　51系列的單片機，它有四十管腳，可分為三類：&

8、lt;/p><p>　　電源及時鐘引腳：VCC,Vss,XTAL1,XTAL2</p><p>　　控制引腳：PSEN,ALE,EA,RESET</p><p>　　I/O口引腳：P0,P1,P2,P3,為四個8為I/O口的外部引腳</p><p>　　本實訓設計內(nèi)容及任務</p><p>　　內(nèi)容：本設計以單片機STC8

9、9C51為控制核心，由8155為擴展芯片、ULN2803驅動、六個八段數(shù)碼管顯示。</p><p>　　任務：要求在將硬件電路準確無誤地安裝后進行軟件調(diào)試，完成實訓，當按下按鍵時數(shù)碼管會顯示相應的數(shù)字，最多六位，當達到六位時，再次按下按鍵，則數(shù)碼管顯示不變。按下復位鍵重新開始。</p><p>　　基于80C51單片機系統(tǒng)實驗板概述</p><p>　　本次實訓所使

10、用的單片機的器件，基于上次實訓的器材，還需的器材有六個共陰七段數(shù)碼顯示管，其中8個引腳全部接于ULN2803做LED數(shù)碼顯示，還有12個按鍵分別接于80C51的P1口構成4×3鍵盤，用來模擬鍵盤。還有電阻八個，萬能板一個，排線一根、針插線六根、插針若干。</p><p>　　1.2.1Stc89C51單片機開發(fā)板硬件配置情況基于上次的實訓，本次實訓的器材有：①六個共陰八段LED數(shù)碼顯示管 <

11、;/p><p><b>　　②12個按鍵 </b></p><p>　?、蹆蓚€ULN2803芯片 </p><p><b>　?、?155芯片一個</b></p><p><b>　?、菪酒遄齻€</b></p><p>　　另外排線、電阻、插針2.

12、系統(tǒng)主要硬件電路設計</p><p>　　系統(tǒng)主要硬件電路如下圖所示，其中程序轉換輸入接口及復位電路未畫出：</p><p>　　圖 1 系統(tǒng)硬件電路設計圖</p><p>　　3.分模塊介紹硬件電路</p><p>　　2.1 8155芯片簡介</p><p>　　8155是一個有40引腳的塑

13、封芯片，功能較強，廣泛的應用在計算機電路中。它有兩個8位口A、B和一個6位口C，總共可以擴展出22條接線。它含一個可預置的計數(shù)器，計數(shù)范圍從2到16383，可用于延時、計數(shù)或分頻。它內(nèi)部還有256字節(jié)的RAM，可以補充CPU內(nèi)存的不足。為了能夠設置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。圖1為8155的引腳圖。其中，與 CPU相連的引腳有：CE是片選信號，當CE=0時，芯片才與CPU交換信息。CE接到地址譯碼器上

14、，由整個系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時刻只有一個芯片可與CPU交換信息，不發(fā)生地址沖突；IO/M是接口或內(nèi)部RAM寄存器的選擇線。當IO/M=1時，CPU是對I/O接口操作，當IO/M=0時，CPU是對RAM進行操作，它一般接到CPU的地址線A8上；AD0～AD7為地址數(shù)據(jù)總線；ALE是地址鎖存信號輸入線；RD、WR分別是讀、寫控制線；RESET是復位線。當RESET=1時，8155被復位。與外部設備連接的引腳有：TMRIN（time

15、rin）是計數(shù)輸入線；接到待測的脈沖源；TMROUT(timerout)是計數(shù)輸出線；PA0</p><p>　　圖2 8155 外觀圖 圖3 8155內(nèi)部結構圖</p><p>　　2．2 ULN2803AG</p><p>　　它的內(nèi)部結構是八個NPN型達林頓管，主要作用是驅動繼電器、數(shù)碼管等等器件。</p

16、><p>　　其中9腳接地.10管腳為和每個輸出間有一個保護二極管，當接感性負載時，該管腳接電源，其他時可懸空。</p><p>　　圖 4 ULN2803AG外觀 圖 5 ULN2803AG內(nèi)部結構</p><p>　　2．3 八段共陰數(shù)碼顯示管</p><p>　　八段數(shù)碼管屬于LED 發(fā)光器件的一種，分為8&#

17、160;段：A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點位，還包括一個公共端COM 端。從電氣上，8 段數(shù)碼管又分為共陰和共陽兩種。共陰指數(shù)碼管的公共端接負極，而各段接正極；共陽則正好相反。如果有多個數(shù)碼管，它們的各段輸入一般都分別接在一起，公共端分開。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是每個數(shù)碼管的8 段輸入各自分開，其COM 口電平一直有效。它的優(yōu)點是控制

18、方便，顯示穩(wěn)定，但要占用較多的I/O口。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的段輸入相應位接在一起，共同占用8 位數(shù)據(jù)線；公共端分開，利用掃描和人視覺上的短暫停留性，依次給出各個數(shù)碼管COM端使能信號，并同時給出各數(shù)碼管的數(shù)據(jù)。它的優(yōu)點是占用I/O 口少，但控制較靜態(tài)顯示復雜。一般在數(shù)碼管較多的情況下都采用動態(tài)顯示。本實驗板使用的是動態(tài)顯示，所以六個八段數(shù)碼顯示管各個相同的段要連接起來。</p><p&g

19、t;　　圖6 八段數(shù)碼顯示管 圖7 共陰八段數(shù)碼顯示管內(nèi)部結構</p><p>　　2.54 鍵盤矩陣電路</p><p>　　鍵盤矩陣電路，采用4×3的矩陣按鍵電路，使用80C51的P1口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P1.5、P1.6、P1.7組合排列形成4×3的鍵盤矩陣電路，如圖7所示。由于按鍵屬于機械開關，按動過程不可避

20、免存在抖動的現(xiàn)象。因此必須去抖動才能避免誤判斷?？梢栽诔绦蛑胁捎密浖訒r的辦法，即每次檢測到有鍵按下時延時20ms 再判斷是否按鍵還是處于按下狀態(tài)，是則表示確實有鍵按下，不是則表示是按鍵誤動作。按下按鍵的時間可以稍微長一點。</p><p><b>　　圖8 鍵盤矩陣電路</b></p><p>　　3.實驗系統(tǒng)軟件設計</p><p&g

21、t;　　3.1 設計主要思路方框圖:</p><p><b>　　圖 9 流程圖</b></p><p>　　3.2 程序設計</p><p>　　4×3鍵盤掃描及六位數(shù)碼顯示：要求，當按下相應的數(shù)字鍵時，數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字（*號和#號分別用a和b代替），數(shù)碼管最多顯示六位數(shù)字，如顯示六位數(shù)字時再次按下數(shù)字鍵，則數(shù)字不會變，按

22、復位鍵重新開始：</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　SETB P2.7</p><p>　　CLR P2.6</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　MOV A,#03H</p><p>　　MOVX @R0,A&

23、lt;/p><p>　　START: MOV R4,#06H</p><p>　　MOV R0,#30H</p><p>　　CLEAR: MOV @R0,#00H</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R4,C

24、LEAR</p><p>　　L1: MOV R3,#0F7H</p><p>　　MOV R1,#00H</p><p>　　L2: MOV A,R3</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV A,P1</p><p>

25、　　MOV R4,A</p><p><b>　　SETB C</b></p><p>　　MOV R5,#03H</p><p>　　L3: RLC A</p><p>　　JNC KEYIN</p><p><b>　　INC R1<

26、/b></p><p>　　DJNZ R5,L3</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　MOV A,R3</p><p><b>　　SETB C</b></p><p><b>　　RRC A</b></p>

27、<p>　　MOV R3,A</p><p><b>　　JC L2</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　KEYIN: MOV R7,#60</p><p>　　D2: MOV R6,#248&l

28、t;/p><p>　　DJNZ R6,$</p><p>　　DJNZ R7,D2</p><p>　　D3: MOV A,P1</p><p>　　XRL A,R4</p><p><b>　　JZ D3</b></p><p>　　M

29、OV A,R1</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　XCH A,30H</p><p>　　XCH A,31H</p><p>　　XCH A,32H</p><p>　　XC

30、H A,33H</p><p>　　XCH A,34H</p><p>　　XCH A,35H</p><p>　　LCALL DISP</p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　DISP: MOV DPTR,#8001H<

31、;/p><p>　　MOV A,35H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H</p><p>　　MOV A,#20H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY&l

32、t;/p><p>　　MOV DPTR,#8001H</p><p>　　MOV A,34H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H</p><p>　　MOV A,#10H</p><p>　　MOVX @DP

33、TR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#8001H</p><p>　　MOV A,33H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H</p><p>　　MOV

34、 A,#08H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#8001H</p><p>　　MOV A,32H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV

35、 DPTR,#8002H</p><p>　　MOV A,#04H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#8001H</p><p>　　MOV A,31H</p><p>　　

36、MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H</p><p>　　MOV A,#02H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#8001H</p><p&

37、gt;　　MOV A,30H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H</p><p>　　MOV A,#01H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p&

38、gt;<b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: MOV R6,#248</p><p>　　DJNZ R6,$</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ORG 0300H</p><p>　　TABLE:

39、 DB 0F9H,0A4H,0B0H</p><p>　　DB 99H,92H,82H</p><p>　　DB 0F8H,80H,90H</p><p>　　DB 88H,0C0H,83H</p><p><b>　　END</b></p><p><b

40、>　　總 結</b></p><p>　　通過這一次的實訓，使得我們綜合掌握了鍵盤矩陣掃描電路和數(shù)碼管顯示接口驅動電路，了解了程序匯編的技巧。</p><p>　　單片機技術包含有硬、軟兩方面的技術。硬件是以單片機為核心，再加以其他各元器件組成的電子電路的一個實體。不僅要求掌握單片機技術，同時也要求掌握模擬、數(shù)字、高頻等電子電路的綜合應用能力。</p>

41、<p>　　在此期間，使我們孰知了單片機的各個部件和應用方法外，還提高我們對各種電子電路的綜合應用的能力。單片機的軟件系統(tǒng)是為了完成某一任務所編制的一系列指令的集合，即我們所編制的管理程序和應用程序，它須交由硬件系統(tǒng)來執(zhí)行、完成。</p><p>　　在硬件的制作過程中，提高了我們的焊接技術，同時也鍛煉了大家的動手能力。而在應用程序的編制過程中，遇到的種種問題，我們都較好地解決這實際問題的程序，在這過

42、程都有效的提高了我們的邏輯思維能力及創(chuàng)新思維能力。</p><p>　　我們編制的4×3鍵盤掃描和六位數(shù)碼顯示驅動的程序，雖然說道路并不是一帆風順，沒有達到預期目的，但這是我們對于單片機方面的硬件已經(jīng)入門的最好的證明，再剩下的就是自己練習設計其它電路，這需要我們不斷的積累經(jīng)驗，不斷的學習，不斷的提高。</p><p>　　單片機本身東西有限，但是通過軟件和擴展，它的應用是無限的，

43、我相信通過這次實訓我們得到了許多，學到了更多。</p><p>　　雖然我們沒有達到老師要求的目標，沒有把程序編出來.但我們還是非常感謝余老師的精心指導！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 寧凡，《單片機原理與接口技術》，電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2] 梅開鄉(xiāng)

44、 孫友等，《數(shù)字邏輯電路》,電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 張偉，《單片機原理與應用》，機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 王港元，《電工電子實踐指導》,江西出版集團，2007</p><p>　　[5] 薛棟梁，《單片機原理及應用》，中國水利水電出版社，2001</p><p>　　[6] 吳金戎,沈

45、慶陽等，《8051單片機實踐與應用》，清華大學出版社，2001</p><p>　　[7] 謝筑森,張輝等，《單片機開發(fā)與典型應用設計》，中國科學技術大學出版社，1997</p><p><b>　　附圖：</b></p><p><b>　　正面</b></p><p><b>　　反面