按键控制流水灯系统

设计摘要

本设计旨在于通过所学知识，设计一个简单的按键控制流水灯系统，满足一些基本控制功能。

本设计选用80C51芯片作为核心硬件，组合74LS138译码芯片，4×4键盘，74LS273锁存芯片以及其他必要元器件实现对8个发光二极管和2个数码管显示屏的功能控制。控制过程中用到了51单片机的定时/计数器和中断技术。

本次设计旨在于在理论学习单片机的基础上，通过实际系统的搭建，提高对所学知识的实际应用能力。设计中，我们主要做了方案设计，电路搭建，程序编写，控制仿真，报告撰写等一系列工作。

方案设计说明

设计要求：

（1）利用按键控制流水灯的显示。

（2）利用3×3或者4×4键盘，控制数码管的显示。

（3）利用到定时/计数器。

（4）利用到中断技术。

设计功能：

（1）按键0—7键为普通亮灭控制键，对应8个发光二极管，每个按键按一下，对应的灯亮，再按一次，对应的灯熄灭。

（2）按键8,12,13,14号键为功能控制键。

1）8键：按一下，8个灯逐个点亮，熄灭，循环左移三次。

2）12键：按一下，灯全部点亮，闪烁20次，返回原来状态。

3）13键：按一下，从左至右，每次点亮一个灯并保持，至灯全部点亮，再逐个熄灭。

4）14键：左右两侧灯逐对向中间点亮，熄灭，当灯对相遇后，向相反方向进行，循环两次返回。

（3）数码管显示为两位，一号为按键显示（显示被按下的键号），二号为功能号显示（显示执行的功能，从0—4分别对应1—7号键,8号键，12号键，13号键，14号键的功能）

功能实现方案：

51单片机的P0口（P0.0—P0.7）为低位地址总线，兼做数据总线，连接74LS273锁存器，输出的数据通过其锁存。

单片机P1口(P1.0—P1.7)用作通用I/O口，与键盘连接，其中，高四位（P1.4—P1.7）接为列控制线，低四位（P1.0—P1.3）接行控制线。

单片机P2口（P2.0—P2.5）为高位地址线，接外部74LS138译码芯片。P2口的P2.6引脚控制二极管的闪烁。P2.6口输出的脉冲，由单片机定时/计数器T0通过查询的方式所得到。（T0用于定发光二极管点亮与熄灭的延时时间，延时时间到，输出脉冲）

选用三片74LS273，两片用于数码管显示屏的显示数据锁存，一片用于8个发光二极管的亮灭数据锁存。74LS273芯片除了受到51单片机输出状态的控制，还受触发端CLK的控制，即为上升沿触发，也就是当CP从低电平到高电平时，输入锁存器的数据通过芯片，为0时数据锁存，输入的数据不变。

中断类型为外部事件中断，选取INT0为外部中断触发信号的输入端。对应的中断触发硬件为4×4键盘的按键。在中断的内部，则采用了线反转法对键盘数据进行采集。（使行线为输入，列线为输出，列线全部输出低电平，则航线中变为低电平的行线为按键所在的行；使行线为输出，列线为输入，行线输出全部为低电平，则列线中变为低电平的列线为按键所在的列。）

数码管显示器采用共阴型，静态显示方式。（两个数码管显示屏相互独立，每个数码管的8个显示字段控制端分别与并行的锁存芯片输出端相连，只要输出字型码，数码管就立即显示出相应的字符。）

程序模块构成：

（1）初始化：

初始化程序地址，中断地址，置堆栈指针，设置触发方式为边沿触发，开中断，允许外部事件中断。

ORG 0000H

LJMP START ;初始化

ORG 0003H

LJMP KEY ;转中断服务程序

ORG 0100H

START: MOV SP, #60H ;置堆栈指针

SETB IT0 ;边沿触发

MOV IP, #01H ;高优先级中断

SETB EA ;开中断

SETB EX0 ;允许中断

（2）主程序

状态初始化，求显示数据的字型码，扫描键盘，调用其他功能的程序;主程序：

MAIN: MOV A, #16 ;状态初始化

MOV DPTR, #LED_SEG

MOVC A, @A+DPTR

MOV DPTR, #04FFH

MOVX @DPTR, A

MOV DPTR, #0CFFH

MOVX @DPTR, A

MOV DPTR, #14FFH

MOV A, #00H

MOVX @DPTR, A ;状态初始化

MOV 43H, #00H

CLR P2.6

SCAN: LCALL KY0 ;开始扫描按键

LCALL Xfunction

LCALL Rereal

LCALL Judge1

LJMP SCAN ;重新扫描

（3）扫描程序（键盘识别和处理）

置列线为输入，行线为输出，并输出0，读取列线状态，并取反，

暂存列线状态，判断有无按键按下，如果有，置行线为输入，列线为输出，输入0，再读行线并取反，暂存，消除抖动，判断按键是否释放，计算键值（行号的4倍+列号）

;键盘扫描程序：

KY0: MOV P1,#0F0H

MOV A , P1

CPL A

ANL A, #0F0H

MOV R1, A

JZ KY0

KY1: MOV P1,#0FH

MOV A, P1

CPL A

ANL A, #0FH

MOV R2,A

JZ GRET

JBC F0,WAIT

SETB F0

LCALL DELAY

SJMP KY0 GRET: RET

WAIT: MOV A, P1

CPL A

ANL A, #0FH

JNZ WAIT

KY2: MOV A, R1

MOV R1, #03H

MOV R3, #03H

CLR C

KY3: RLC A

JC KY4

DEC R1

DJNZ R3 ,KY3 KY4: MOV A, R2

MOV R2, #00H

MOV R3, #03H

CLR C

KY5: RRC A

JC KY6

INC R2

DJNZ R3, KY5 KY6: MOV A, R2

CLR C

RLC A

ADD A, R1

MOV 40H, A

RET

（4）按键功能判断程序：

Xfunction: MOV A, 40H

CLR C

SUBB A, #8

JNC A1

MOV A, #0

LCALL Transform

RET

A1: MOV A, 40H

SUBB A, #9

JNC A2

MOV A, #1

LCALL Transform

RET

A2: MOV A, 40H

SUBB A, #12

JNC A3

MOV A, #16

LCALL Transform

RET