單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--- 4x3鍵盤掃描及六位數(shù)碼顯示

1、<p>　　《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》</p><p><b>　　實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)………………………………………………（4）</p><p>　　分模塊介紹硬件電路…………………………………………………（4）</p><p>　　4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………… （8）</p><p>　　5.總結(jié)………………………………………………………

3、……… （11）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附圖</b></p><p>　　基于80C51單片機(jī)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(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器(MCU)，它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。本次課設(shè)采用的STC89C51單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一種代表，目前51系列單片機(jī)是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種單片機(jī)之一。單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課。</p&g

5、t;<p>　　1·1·1單片機(jī)89C51的簡單介紹</p><p>　　在這次的實(shí)習(xí)中我們使用的是89C51單片機(jī)的焊接.</p><p>　　89C51開發(fā)板的模塊特點(diǎn)：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(jī)核心系統(tǒng)模塊：實(shí)驗(yàn)板的核心，全部引腳均由雙排插針引出，便于引腳的復(fù)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(shí)驗(yàn)；　蜂鳴器、繼電器控制模塊：可作報(bào)警、大負(fù)載的開關(guān)控制實(shí)驗(yàn)；按鍵輸入模塊：4位獨(dú)立按鍵，可作按鍵輸入實(shí)驗(yàn)；光藕隔離輸入輸出模塊：可做霍爾脈沖計(jì)數(shù)、直流電機(jī)等實(shí)驗(yàn)；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(shí)驗(yàn)；鎖存器模塊：便于系統(tǒng)的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)；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(yùn)算放大器的應(yīng)用原理；A／D轉(zhuǎn)換模塊：采用8路輸入的8位并行A／D

7、芯片ADC0809，可做相應(yīng)的A／D實(shí)驗(yàn)；D／A轉(zhuǎn)換模塊：采用8位并行D／A芯片DAC0832，可做相應(yīng)的D／A實(shí)驗(yàn)；UART模塊：可做與PC機(jī)的各種通訊實(shí)驗(yàn)；液晶顯示接口模塊：可做段式液晶0804以及字符液晶1602實(shí)驗(yàn)；存儲(chǔ)器模塊：采用I2C總線的AT24C02，可做I2C和有關(guān)的存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)；　實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊：采用飛利浦的PCF8563，可做相應(yīng)</p><p>　　51系列的單片機(jī)，它有四十管腳，可分為三類：&

8、lt;/p><p>　　電源及時(shí)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(gè)8為I/O口的外部引腳</p><p>　　本實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)</p><p>　　內(nèi)容：本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC8

9、9C51為控制核心，由8155為擴(kuò)展芯片、ULN2803驅(qū)動(dòng)、六個(gè)八段數(shù)碼管顯示。</p><p>　　任務(wù)：要求在將硬件電路準(zhǔn)確無誤地安裝后進(jìn)行軟件調(diào)試，完成實(shí)訓(xùn)，當(dāng)按下按鍵時(shí)數(shù)碼管會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)字，最多六位，當(dāng)達(dá)到六位時(shí)，再次按下按鍵，則數(shù)碼管顯示不變。按下復(fù)位鍵重新開始。</p><p>　　基于80C51單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板概述</p><p>　　本次實(shí)訓(xùn)所使

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

11、;/p><p><b>　　②12個(gè)按鍵 </b></p><p>　?、蹆蓚€(gè)ULN2803芯片 </p><p><b>　　④8155芯片一個(gè)</b></p><p><b>　?、菪酒遄齻€(gè)</b></p><p>　　另外排線、電阻、插針2.

12、系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主要硬件電路如下圖所示，其中程序轉(zhuǎn)換輸入接口及復(fù)位電路未畫出：</p><p>　　圖 1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)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(gè)有40引腳的塑

13、封芯片，功能較強(qiáng)，廣泛的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)電路中。它有兩個(gè)8位口A、B和一個(gè)6位口C，總共可以擴(kuò)展出22條接線。它含一個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從2到16383，可用于延時(shí)、計(jì)數(shù)或分頻。它內(nèi)部還有256字節(jié)的RAM，可以補(bǔ)充CPU內(nèi)存的不足。為了能夠設(shè)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(dāng)CE=0時(shí)，芯片才與CPU交換信息。CE接到地址譯碼器上

14、，由整個(gè)系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時(shí)刻只有一個(gè)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(dāng)IO/M=1時(shí)，CPU是對I/O接口操作，當(dāng)IO/M=0時(shí)，CPU是對RAM進(jìn)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(fù)位線。當(dāng)RESET=1時(shí)，8155被復(fù)位。與外部設(shè)備連接的引腳有：TMRIN（time

15、rin）是計(jì)數(shù)輸入線；接到待測的脈沖源；TMROUT(timerout)是計(jì)數(shù)輸出線；PA0</p><p>　　圖2 8155 外觀圖 圖3 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2．2 ULN2803AG</p><p>　　它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是八個(gè)NPN型達(dá)林頓管，主要作用是驅(qū)動(dòng)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(gè)輸出間有一個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng)接感性負(fù)載時(shí)，該管腳接電源，其他時(shí)可懸空。</p><p>　　圖 4 ULN2803AG外觀 圖 5 ULN2803AG內(nèi)部結(jié)構(gòu)</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(diǎn)位，還包括一個(gè)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(fù)極，而各段接正極；共陽則正好相反。如果有多個(gè)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(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是每個(gè)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(diǎn)是控制

18、方便，顯示穩(wěn)定，但要占用較多的I/O口。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)數(shù)碼管的段輸入相應(yīng)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(gè)數(shù)碼管COM端使能信號，并同時(shí)給出各數(shù)碼管的數(shù)據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)是占用I/O 口少，但控制較靜態(tài)顯示復(fù)雜。一般在數(shù)碼管較多的情況下都采用動(dòng)態(tài)顯示。本實(shí)驗(yàn)板使用的是動(dòng)態(tài)顯示，所以六個(gè)八段數(shù)碼顯示管各個(gè)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(jié)構(gòu)</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(jī)械開關(guān)，按動(dòng)過程不可避

20、免存在抖動(dòng)的現(xiàn)象。因此必須去抖動(dòng)才能避免誤判斷。可以在程序中采用軟件延時(shí)的辦法，即每次檢測到有鍵按下時(shí)延時(shí)20ms 再判斷是否按鍵還是處于按下狀態(tài)，是則表示確實(shí)有鍵按下，不是則表示是按鍵誤動(dòng)作。按下按鍵的時(shí)間可以稍微長一點(diǎn)。</p><p><b>　　圖8 鍵盤矩陣電路</b></p><p>　　3.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p&g

21、t;　　3.1 設(shè)計(jì)主要思路方框圖:</p><p><b>　　圖 9 流程圖</b></p><p>　　3.2 程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4×3鍵盤掃描及六位數(shù)碼顯示：要求，當(dāng)按下相應(yīng)的數(shù)字鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示相應(yīng)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(shí)再次按下數(shù)字鍵，則數(shù)字不會(huì)變，按

22、復(fù)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(jié)</b></p><p>　　通過這一次的實(shí)訓(xùn)，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(qū)動(dòng)電路，了解了程序匯編的技巧。</p><p>　　單片機(jī)技術(shù)包含有硬、軟兩方面的技術(shù)。硬件是以單片機(jī)為核心，再加以其他各元器件組成的電子電路的一個(gè)實(shí)體。不僅要求掌握單片機(jī)技術(shù)，同時(shí)也要求掌握模擬、數(shù)字、高頻等電子電路的綜合應(yīng)用能力。</p>

41、<p>　　在此期間，使我們孰知了單片機(jī)的各個(gè)部件和應(yīng)用方法外，還提高我們對各種電子電路的綜合應(yīng)用的能力。單片機(jī)的軟件系統(tǒng)是為了完成某一任務(wù)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(yīng)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(shù)，同時(shí)也鍛煉了大家的動(dòng)手能力。而在應(yīng)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(shí)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(qū)動(dòng)的程序，雖然說道路并不是一帆風(fēng)順，沒有達(dá)到預(yù)期目的，但這是我們對于單片機(jī)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(xí)設(shè)計(jì)其它電路，這需要我們不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，不斷的學(xué)習(xí)，不斷的提高。</p><p>　　單片機(jī)本身東西有限，但是通過軟件和擴(kuò)展，它的應(yīng)用是無限的，

43、我相信通過這次實(shí)訓(xùn)我們得到了許多，學(xué)到了更多。</p><p>　　雖然我們沒有達(dá)到老師要求的目標(biāo)，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(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 寧凡，《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，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(jī)原理與應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 王港元，《電工電子實(shí)踐指導(dǎo)》,江西出版集團(tuán)，2007</p><p>　　[5] 薛棟梁，《單片機(jī)原理及應(yīng)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(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[7] 謝筑森,張輝等，《單片機(jī)開發(fā)與典型應(yīng)用設(shè)計(jì)》，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1997</p><p><b>　　附圖：</b></p><p><b>　　正面</b></p><p><b>　　反面