键盘扫描实验设计报告

目录

第一章引言 (1)

1.1 键盘及LED扩展电路概述 (1)

1.2 系统的主要功能 (1)

第二章系统的硬件设计 (2)

2.1 系统的硬件构成及功能 (3)

2.2 主控模板硬件设计 (3)

2.3 ARM芯片及引脚说明 (3)

2.4 LED数码显示管 (6)

2.5 键盘设计 (8)

第三章系统的软件设计 (12)

3.1 软件总体功能设计 (12)

3.2各功能模块软件设计 (16)

第四章结束语 (18)

致谢 (18)

参考文献 (18)

附录 (19)

第一章引言

1.1键盘及LED扩展电路概述

键盘及LED扩展电路主要是由74HC164移位寄存器、数码显示管、按键、电阻、电容、导线等构成的。将8个按键用总线分别与两个74HC164移位寄存器、数码显示管联接起来，两个74HC164移位寄存器联接起来。一个用来存段码，一个用来存位码。在没有按键动作时，74HC164 移位寄存器的数据输入端AB（A 和B 作为一个2 个输入端的与门为74HC164 提供数据，在此电路里并联）的输入电平为1，供电路产生移位逻辑时钟脉冲信号的输入端CP也为1 电平。此时按下键就给了CP 端一个低电平，当键松开后CP端即恢复高电平，于是CP端就得到了一个输入翻转兼移位的低电平脉冲信号.当74HC164得到了一个0 数据的同时输出端Q7～Q0 的数据将全部左移一位。通过DATA端持续给其传送数据，当装满寄存器后开始循环，而寄存器与数码显示管是相通的，寄存器把对应位的高、低电平传给数码管，使符合条件（段码、位码）的0-9在数码管上显示出来。

1.2系统的主要功能

该系统使用前后台的程序编写方法，完成三个基本的功能。

1．任意按下键盘，能在数码显示管上将按下的键对应的十六进制数显示出来图1.1.1

3. 键盘扫描的流程图如右：

系统的硬件设计

1.3系统的硬件构成及功能

2.1.1 74HC164 移位寄存器

在计算机系统中为了高效地实现计算机系统之间的远距离通信，且要使通信电路简单、可靠，则采用串行输入、输出的方式，例如串行口、I2C 和SPI 通信等，甚至当今广泛应用的互联网通信，都采用了这种方式来实现，移位寄存器的作用就是实现并行输入、串行输出或串行输入、并行输出。

图2.1.1

74HC164 是一种常用的八位串入并出移位寄存器，它的电路原理图及逻辑符号见图2.1.1 所示。在电路原理图中，8 个D 触发器首尾相接，数据输入端A 和B 通过与门G 接到F1 的输入端作为整个移位寄存器的串行输入，触发器F1～F8 的输出分别为芯片的并行输出Q0～Q7，8 个触发器的时钟输入端连接在一起形成芯片的时钟输入端CP，这样在时钟上升沿的作用下，串行输入数据A·B 逐位从左向右移动。它的特性表如表 4.19 所示，从表中可以看出若要将八位数据D7～D0 传送到输出Q7～Q0，必须在8 个CP 脉冲的作用下，从D7到D0 逐位送到输入D。

例如将二进制数(11010110)B 串行传送到74HC164 并行输出（Q7 为高位，Q0 为低位），时序图如图2.1.2 所示。图中横坐标表示时间，纵坐标表示高、低电平，因此波形中串行数据从左至右、由高位Q7（本例为1）至低位Q0（本例为0）输入，在时钟脉冲的作用下，逐位从左至右移位，8 个时钟脉冲过后，二进制数(11010110)B 在Q7～Q0 并行输出。图中纵向虚线表示相位对准每个CP 脉冲的上升沿；阴影部分表示不必关心这时的状态；方向指向右下方的8 个箭头表示最早输入的1 经过8 次移位到达Q7。

图2.1.2 移位寄存器时序图

图中纵向虚线表示相位对准每个CP 脉冲的上升沿；阴影部分表示不必关心这时的状态；方向指向右下方的8 个箭头表示最早输入的1 经过8 次移位到达Q7。

1.4主控模板硬件设计

1.EasyARM2103开发板

2.74LS164芯片

3.8位数码显示管

4.引脚芯片

5.四脚按键、电阻、电容、发光二极管、跳线若干

1.5ARM芯片及引脚说明

2.LPC2103芯片（1）引脚

图2.3.1 LPC2103引脚

（2）元件布局图

EasyARM2103开发板的底板与PACK板的元件布局如图2.8、图2.9所示。

图2.3.2 底板元件布局图

图2.3.3 PACK板元件布局图

1.6LED数码显示管

LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。共阴极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共阴极。当驱动信号为高电平、控制端接低电平时，才能发光。

1. LED封装图

图2.4.1LED封装图

2.数码管结构

数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的合可用来显示数字0～9，字符A～F、H、L、P、R、U、Y等符号及小数点“.”。

数码管又分为共阴极和共阳极两种类型。

3.数码管工作原理

共阳极数码管中8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接一起,即为共阳极接法，简称共阳数码管。通常,公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输入端为低电平时，该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱

动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极数码管中8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，即为共阴极接法，简称共阴数码管。通常，共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，该端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。同样，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

4.单片机LED断码表

单片机LED共阳极段码表【0-F】

DB 0c0H,0f9H,0a4H,0b0H,99H,92H,82H,0f8H

[0-7]

DB 80H,90H,88H,83H,0c6H,0a1H,86H,8eH

[8-F]

单片机LED共阴极段码表【0-F】

DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

[0-7]

DB 7FH,6FH ,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H

[8-F]

为了满足某些特殊用户需要有时也会用到以下特别字符的段码表

单片机LED共阳极段码表【HLPRUY-.熄灭】

DB 89H,0C7H,8CH,0CEH,0C1H,91H,0BFH,7FH,0FFH [ HLPRUY -.熄灭 ]

单片机LED共阴极段码表【HLPRUY-.熄灭】

DB 76H,38H,73H,31H,3EH,6EH,40H,80H,00H [ HLPRUY-.熄灭 ]