4X4矩阵键盘
51单片机4×4矩阵键盘且在数码管最后一位显示汇编语言
51下面是51单片机使用4×4矩阵键盘的汇编程序，并在数码管的最后一位显示一个字符：```ORG 0 ;程序从地址0开始MOV P1,#0FFH ;P1口设置为输入口MOV P0,#0FH ;P0口设置为输出口LOOP:MOV A,P1 ;读取P1口的值CJNE A,#0FFH,KEY_PRESSED ;判断是否有按键按下SJMP LOOP ;如果没有按键按下，继续循环KEY_PRESSED:MOV R0,A ;保存按键的值CLR P0.0 ;选定行0MOV A,P1ANL A,#0F0H ;按位与运算，保留列位的值CJNE A,#0F0H,COL0 ;判断是否有按键按下在第0列MOV A,#'0' ;如果在第0列按下按键，则A的值为0JMP DISP ;跳转到显示程序COL0:CLR P0.1 ;选定行1MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0E0H,COL1 ;判断是否有按键按下在第1列MOV A,#'1' ;如果在第1列按下按键，则A的值为1JMP DISP ;跳转到显示程序COL1:CLR P0.2 ;选定行2MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0D0H,COL2 ;判断是否有按键按下在第2列MOV A,#'2' ;如果在第2列按下按键，则A的值为2JMP DISP ;跳转到显示程序COL2:CLR P0.3 ;选定行3MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0B0H,COL3 ;判断是否有按键按下在第3列MOV A,#'3' ;如果在第3列按下按键，则A的值为3JMP DISP ;跳转到显示程序COL3:CLR P0.4 ;选定行4MOV A,P1ANL A,#0F0H4MOV A,#'4' ;如果在第4列按下按键，则A的值为4 JMP DISP ;跳转到显示程序COL4:CLR P0.5 ;选定行5MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0B0H,COL5 ;判断是否有按键按下在第5列 MOV A,#'5' ;如果在第5列按下按键，则A的值为5 JMP DISP ;跳转到显示程序COL5:CLR P0.6 ;选定行6MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0D0H,COL6 ;判断是否有按键按下在第6列 MOV A,#'6' ;如果在第6列按下按键，则A的值为6 JMP DISP ;跳转到显示程序COL6:CLR P0.7 ;选定行7MOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0E0H,COL7 ;判断是否有按键按下在第7列 MOV A,#'7' ;如果在第7列按下按键，则A的值为7 JMP DISP ;跳转到显示程序COL7:MOV A,#00HJMP EXIT ;如果没有按下任何键，退出程序DISP: ;数码管显示程序MOV R1,#100B ;延时计数器初始化MOV P2,A ;把按键值存入P2口MOV A,#07HANL A,P0 ;从P0口读取选定的行值MOV P0,A ;根据选定的行值输出相应的值ACALL DELAY ;调用延时程序MOV P0,#0FH ;关闭所有行DJNZ R1,$ ;当延时计数器不为0时，继续延时MOV A,#0FHMOV P0,A ;清除所有显示JMP LOOP ;跳转回主程序EXIT:MOV P2.7,1 ;在数码管的最后一位显示字符1SJMP EXIT ;无限循环DELAY: ;延时程序MOV R2,#75DMOV R3,#200D DELAY3:DJNZ R3,$DJNZ R2,DELAY2 RET```。
4X4矩阵键盘控制数码管显示按键值
4X4矩阵键盘控制数码管显示按键值4X4矩阵键盘控制数码管显示按键值一、设计内容与要求用80C51单片机控制系统显示按键值0~F。
二、设计目的意义2.1 设计目的1、了解单片机系统中实现LED动态显示的原理及方法;2、详细了解8051芯片的性能及编程方法;3、了解单片机系统基本原理，了解单片机控制原理;4、掌握AT89C51输入/输出接口电路设计方法;5、掌握AT89C51程序控制方法;6、掌握单片机汇编编程技术中的设计和分析方法;7、掌握使用PROTEUS软件进行仿真的方法。
8、学会使用并熟练掌握电路绘制软件Protel99SE;9、掌握电路图绘制及PCB图布线技巧。
2.2 设计意义1、在系统掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤。
2、完成所需单片机应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计。
3、完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。
4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。
5、用AT89C51设计出题目所要求的数码管动态循环显示，并针对实际设计过程中软、硬件设计方面出现的问题提出相应解决办法。
6、通过单片机应用系统的设计将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力;领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。
三、系统硬件电路图3.1 Proteus软件简介以及仿真电路图Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、1ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
单片机入门-矩阵键盘控制数码管显示
} } }
t=P2; t=t&0xf0;
单片机晶振复位电路：
锁存器、上拉电阻：
4x4矩阵键盘：
代码实现：
void key44scan(void)//键盘扫描函数 {
uint t; P2=0xfe; t=P2; t=t&0xf0; if(t!=0xf0) {
delay(); t=P2;
switch(t) {
case 0xee:keynum=1; break; case 0xde:keynum=5; break; case 0xbe:keynum=9; break; case 0x7e:keynum=13; break; } P0=table[keynum]; while(t!=0xf0) { t=P2; t=t&0xf0; } }
t=P2; t=t&0xf0; } }
P2=0xf7; t=P2; t=t&0xf0; if(t!=0xf0) {
delay(); t=P2;
switch(t) {
case 0xe7:keynum=4; break; case 0xd7:keynum=8; break; case 0xb7:keynum=12; break; case 0x77:keynum=0; break; } P0=table[keynum]; while(t!=0xf0) {
} P0=table[keynum]; while(t!=0xf0) {
t=P2; t=t&0xf0; } }
P2=0xfb; t=P2; t=t&0xf0; if(t!=0xf0) {
delay(); t=P2;
switch(t) {
case 0xeb:keynum=3; break; case 0xdb:keynum=7; break; case 0xbb:keynum=11; break; case 0x7b:keynum=15; break; } P0=table[keynum]; while(t!=0xf0) {
4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数要点
Proteus 软件功能的理解，学会用这个软件设计三相步进电机控制系统，将理论
知识与实践相联系，为以后在学习和工作的发展打下一个良好的基础
。然后，
通过该课程设计， 初步理解了利用计算机控制技术进行三相步进电机控制系统的
设计。
最后，我明白：知识不是孤立的，相互之间有联系的，我们要学会理解知识
点以及学科之间的融合渗透。 本次课程设计涉及到了计算机技术， 自动控制技术，
微机技术， 数字电子技术等众多知识， 因而我们需要把把各个学科之间的知识融
合起来，形成一个整体。认识到 Proteus这个软件的强大功能，为以后的学习和
工作打下基础 。
我相信未来是属于我们的， 随着科学技术的发展， 控制技术的应用将将越来
越广泛，发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 阎石主编 . 数字电子技术 . [M] 北京：高等教育出版社， 2006 年 [2] 陈振官等编著 . 新颖高效声光报警器 . [M] 北京：国防工业出版社， 2005 年 [3] 王东峰等主编 .单片机 C 语言应用 100 例 . [M] 北京：电子工业出版社， 2009 年 [4] 胡耀辉等主编 .单片机系统开发实例经典 . [M] 北京：冶金工业出版社， 2006 年 [5] 李鸿主编 .单片机原理及应用 . [M] 湖南：湖南大学出版社， 2005 年 [6] 谭浩强主编 .C 语言程序设计 . [M] 北京：清华大学出版社， 2005 年
4X4矩阵式键盘输入程序
4*4键盘程序readkeyboard:begin: acall key_onjnz delayajmp readkeyboard delay:acall delay10msacall key_onjnz key_numajmp beginkey_num:acall key_panl a,#0FFhjz beginacall key_ccodepush akey_off:acall key_onjnz key_offpop aretkey_on: mov a,#00horl a,#0fhmov p1,amov a,p1orl a,#0f0hcpl aretkey_p: mov r7,#0efhl_loop:mov a,r7mov p1,amov a,p1orl a,#0f0hmov r6,acpl ajz nextajmp key_cnext: mov a,r7jnb acc.7,errorrl amov r7,aajmp l_looperror:mov a,#00hretkey_c:mov r2,#00hmov r3,#00hmov a,r6mov r5,#04hagain1:jnb acc.0,out1rr ainc r2djnz r5, again1out1: inc r2mov a,r7mov r5,#04hagain2:jnb acc.4,out2rr ainc r3djnz r5,again2out2: inc r3mov a, r2swap aadd a,r3retkey_ccode:push aswap aanl a,#0fhdec arl a ;行号乘4rl amov r7,apop aanl a,#0fhdec aadd a,r7retdelay10ms:anl tmod,#0f0horl tmod,#01hmov th0,#0d8hmov tl0,#0f0hsetb tr0wait:jbc tf0,overajmp waitclr tr0over:ret单片机键盘设计（二）从电路或软件的角度应解决的问题软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。
4×4_矩阵键盘计算器设计
西华大学课程设计说明书题目4×4 矩阵键盘计算器设计系(部) 电气信息学院专业(班级) 自动化3班姓名学号指导教师胡红平起止日期2012.6.10-2012.6.30计算机接口及应用课程设计任务书系(部)：电气信息学院专业：09自动化指导教师：日期：2012-6-20西华大学课程设计鉴定表摘要近几年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结合，加以完善。
本任务是个简易得三位数的减法运算，用4×4 矩阵键盘及计算器设计，利用数码管实现255内的减法运算。
程序都是根据教材内和网络中的程序参考编写而成，在功能上还并不完善，限制也较多。
本任务重在设计构思与团队合作，使得我们用专业知识，专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
关键词：单片机，AT89C51，矩阵键盘，数码管ABSTRACTIn recent years, along with the rapid development of science and technology, the application of SCM is unceasingly thorough, it causes the traditional control test technology increasingly updates. In real-time detection and automatic control of single-chip microcomputer application system, often as a core component to use, only microcontroller aspects of knowledge is not enough, should according to specific hardware combined, and perfects.This task is a simple three digits, subtract with 4 * 4 matrix keyboard and a calculator design, use digital tube realization within the 255 subtract. Program is according to the teaching material and within the network reference and compiled program, on the function is not perfect, restrictions also more. This task focuses on design conception and team cooperation, make us with professional knowledge, professional skills to analyze and solve problems of full system exercise.Keywords:Single-chip，AT89C51，Matrix keyboard，digital tube目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章课题概述 (1)1.1 课题概述 (1)1.2 课题要求 (2)第2章系统设计 (3)2.1 设计思路 (3)2.2 框图设计 (3)2.3 知识点 (3)2.4 硬件设计 (4)2.4.1 电路原理图 (4)2.4.2 元件选择 (5)2.4.3 PCB制版及效果 (9)2.5 软件设计 (10)2.5.1 程序流程图 (10)2.6 系统仿真及调试 (11)2.6.1 硬件调试 (11)2.6.2 软件调试 (11)2.6.3 软硬件调试 (11)结论 (11)参考文献 (14)附录 (15)第1章课题概述1.1 课题概述随着当今时代的电子领域的发展，尤其是自动化的控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正被智能化的单片机所取代。
单片机4×4矩阵键盘设计方案
1、设计原理(1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。
(2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。
2、参考电路图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图3、电路硬件说明(1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。
(2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。
4、程序设计内容(1)4×4矩阵键盘识别处理。
(2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。
矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。
键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。
键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。
5、程序流程图(如图14.3所示)6、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUALCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00HRET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;;PANDUAN: MOV P3,#0FFHCLR P3.4MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MS JZ SW1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0 LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4 LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8 LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MS JZ SW2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K5 MOV COUNT,#1 LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5 LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9 LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MS JZ SW3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2 LJMP DKK9: CJNE A,#0DH,KA MOV COUNT,#6 LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,KDMOV COUNT,#3LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7LJMP DKKE: CJNE A,#0BH,KF MOV COUNT,#11 LJMP DKKF: CJNE A,#07H,KG MOV COUNT,#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A,COUNTMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSK: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ SKRET;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5,LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END7、C语言源程序#includeunsigned char code table[]={0x3f,0x66,0x7f,0x39,0x06,0x6d,0x6f,0x5e,0x5b,0x7d,0x77,0x79,0x4f,0x07,0x7c,0x71};void main(void){ unsigned char i,j,k,key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:key=3;break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有,显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;case 0x0d:key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下//i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--) for(k=200;k>0;k--); i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}8、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。
4-4矩阵键盘控制16个LED灯
一、任务说明本次的任务是利用51单片机设计一个4*4矩阵键盘输入系统，用16个发光二级管对应16个不同的按键。
每按下一个按键对应的发光二极管就亮。
矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为N*N个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
最常见的键盘布局如图1所示。
一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式，本设计就采用这个键盘模式。
图1 键盘布局利用单片机的并行口P1连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P1.0-P1.3各管脚作输入线，以单片机的P1.4-P1.7各管脚作输出线；利用P2、P3口控制灯1-灯16，。
用Proteus绘制其电路原理图（附录一）。
此任务用到了AT89C51芯片，还用到了晶体振荡器、按钮开关、发光二级管以及一些电阻。
这次任务中采用C语言编写程序，在编译过程中设置成自动产生HEX文件，将此文件导入AT89C51中，即可实现相应的功能。
二、原理图绘制说明电路原理图的设计与绘制是整个电路设计的基础，设计一个电路原理图的工作包括：设置电路图图纸的大小，规划电路图的总体布局，在图纸上放置元器件并对元器件进行调整，进行布线和整体布局，最后保存并打印输出等几个步骤。
安装完Proteus后，运行ISIS 7 Professional，在原理图编辑窗口绘制电路图，在该界面下还有预览窗口和元件列表区，在左侧的工具箱中还有模型选择工具栏，方向工具栏及仿真按钮等工具。
其具体的使用步骤如下：1.运行该软件后，新建一个设计文件，设置图纸大小。
选择界面如图2所示。
图2 选择图纸大小界面2.接下来开始查找任务中所用到的元器件，查找界面如图3所示。
图3 元器件查找界面3.将查找的元器件放置到界面中，并进行相应的引脚连线，本次是采用标注的方式进行引脚连接，标注符号相同的表示引脚相连接，具体操作是先将引脚引出一小段导线，右击导线选择放置网络标号，标注标号界面如图4所示。
4x4矩阵键盘工作原理
4x4矩阵键盘工作原理
4x4矩阵键盘是一种常见的输入设备，它由16个按键组成，通
常用于嵌入式系统中。
其工作原理是利用矩阵的方式将16个按键映
射到单一的输入口上，从而减少了引脚的数量。
在4x4矩阵键盘中，按键排列成4行4列的矩阵形式。
每一行的按键都共用一根引脚，每一列的按键也共用一根引脚。
当按下某一个按键时，会在对应的行和列上形成短暂的电路通路，此时矩阵键盘会将这个按键的行和列位置保存下来，通过扫描算法得出该按键的编号，然后将其传输到处理器中进行处理。
具体来说，矩阵键盘的扫描算法通常采用轮询的方式进行。
处理器按照一定的时间间隔扫描矩阵键盘的每一行和每一列，从而得出哪个按键被按下了。
同时，为了防止按键的抖动影响输入的精度，还需要进行消抖处理。
总的来说，4x4矩阵键盘工作原理相对简单，但需要合理设计矩阵排布和扫描算法，以确保输入的准确性和稳定性。
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4X4键盘扫描实验
44键盘扫描实验实验目的1、学习HDL程序的基本设计技巧；2、掌握矩阵键盘的扫描原理和使用方法。
Verilog程序:module hex_keypad(Col,Code,show,show1,count,scan,clock,Row); output[3:0] Code,Col,count; //定义列信号Col、行列信号共同决定的输出代码Code、以及计数变量count output[7:0] show,show1; //定义七段显示变量show、show1 input[3:0] Row; //定义输入行信号Rowinput scan; //定义数码管选择信号scaninput clock; //定义时钟信号clockreg[3:0] Col,Code,count; //将输出信号定义为reg型reg[7:0] show,show1;reg[1:0] cn; //定义reg型变量cn,用于计数reg reset,count_up,count_down; //定义变量reset用于计数清零,count_up开始加计数,count_down开始减计数reg[15:0] times1,times2; //定义变量times1、times2用于决定开始计数的时间assign scan=1'b1; //将数码管选择信号赋值为1always@(posedge clock) //产生列信号if(cn==4)cn<=0; elsecn<=cn+1;always@(cn)case(cn)2'b00:Col=4'b1110;2'b01:Col=4'b1101;2'b10:Col=4'b1011;2'b11:Col=4'b0111;endcasealways@(posedge clock) //行列信号共同决定输出代码Code case({Row,Col})8'b1110_1110:Code=4'h0;8'b1110_1101:Code=4'h1;8'b1110_1011:Code=4'h2;8'b1110_0111:Code=4'h3;8'b1101_1110:Code=4'h4;8'b1101_1101:Code=4'h5;8'b1101_1011:Code=4'h6;8'b1101_0111:Code=4'h7;8'b1011_1110:Code=4'h8;8'b1011_1101:Code=4'h9;8'b1011_1011:Code=4'hA;8'b1011_0111:Code=4'hB;8'b0111_1110:Code=4'hC;8'b0111_1101:Code=4'hD;8'b0111_1011:Code=4'hE;8'b0111_0111:Code=4'hF;endcasealways@(posedge clock) //由输出Code决定数码管的显示,七段用十六进制数表示case(Code[3:0])4'h0:show=8'hFC;4'h1:show=8'h60;4'h2:show=8'hDA;4'h3:show=8'hF2;4'h4:show=8'h66;4'h5:show=8'hB6;4'h6:show=8'h3E;4'h7:show=8'hE0;4'h8:show=8'hFE;4'h9:show=8'hE6;4'hA:show=8'hEE;4'hB:show=8'hCE;4'hC:show=8'h9C;4'hD:show=8'h7A;4'hE:show=8'h9E;4'hF:show=8'h8E;endcasealways@(posedge clock) //加减计数case(Code)4'h0:begin reset=1;count_up=0;count_down=0;end //按0键时清零4'hE:begin count_up=1;count_down=0;end //按E键加计数4'hF:begin count_down=1;count_up=0;end //按F键减计数default: begin count_down=0;count_up=0;reset=0; end //按其它键不计数endcasealways@(posedge clock)if(times1==1000) times1<=101; else if (count_up) times1<=times1+1;always@(posedge clock)if(times2==1000) times2<=101; else if (count_down) times2<=times2+1; always@(posedge clock)if(reset)count<=4'h0; elseif (times1>100&&Code==4'hE) //加计数begincount<=count+4'b1;if (count==4'h9) count<=4'h0;endelseif (times2>100&&Code==4'hF) //减计数begincount<=count-4'b1;if (count==4'h0) count<=4'h9;endalways@(posedge clock) //计数显示case(count[3:0])4'h0:show1=8'hFC;4'h1:show1=8'h60;4'h2:show1=8'hDA;4'h3:show1=8'hF2;4'h4:show1=8'h66;4'h5:show1=8'hB6;4'h6:show1=8'h3E;4'h7:show1=8'hE0;4'h8:show1=8'hFE;4'h9:show1=8'hE6;endcaseendmodule仿真波形：Col、Row、Code、show、show[17..10]为十六进制显示，times1、times2、count为十进制显示当Code为F(即按F键)时，show显示8E即F，表明此时按下的是F 键。
基于单片机4X4矩阵键盘控制数码管显示的Proteus仿真
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 P2.6 28 P2.7
10 11 12 13 14 15 16 17
K0
K1
K4
K5
K8
K9
KC
KD
图 3-2：当按下 K4 键时，数码管显示数字‘4’
软件设计方面，我感觉到在编写循环嵌套程序时非常容易出错，需要反复的查错 和耐心的调试。我虽然能够编写出程序，其可读性却有待于提高。
经过这次仿真设计，我对 51 系统的单片机内部构造的了解认识有了一定程度的提 高。我体会到做设计是一项细致的工作，必须要投入时间及精力，要有耐心有韧性。
我相信这几次的仿真设计会为我以后的发展打下一定的基础，我会更加努力，争取 自己在单片机的开发上有更深层次的提高，与此同时经过此次仿真，锻炼了团队协作 能力。
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 P2.6 28 P2.7
10 11 12 13 14 15 16 17
K0
K1
K2
K3
K4
4x4矩阵键盘扫描原理
4x4矩阵键盘扫描原理
4x4矩阵键盘扫描原理是一种常用的键盘扫描方法，也称为矩阵键盘扫描。
它可以将多个按键连接在一起并使用较少的引脚来检测按键的状态。
4x4矩阵键盘由4行和4列组成，共有16个按键。
通常使用单片机或电路来进行扫描，以下是简要的原理：
1. 行扫描：首先，将行引脚设置为输出，同时将列引脚设置为输入，并将其上拉或下拉。
所有行引脚中只有一个为低电平，其余为高电平。
然后逐行检测按键状态。
2. 列检测：对于每一行，将对应的行引脚置为低电平后，检测列引脚的电平状态。
如果有按键按下，则相应的列引脚会变为低电平。
通过读取列引脚的状态，可以确定按键的位置。
3. 组合键：由于只能一次检测一行，因此当同时按下多个按键时，可能会导致误检。
为了解决这个问题，可以在检测到按键按下时，延迟一段时间，并再次检测按键的状态。
如果在第二次检测时仍然检测到按键按下，则确认按键有效。
4. 反向扫描：为了检测按键的释放状态，可以将行引脚设置为输入，列引脚设置为输出，并将其置为低电平。
然后逐列检测行引脚的电平状态，如果有按键释放，则相应的行引脚会变为高电平。
通过不断地循环扫描所有的行和列，可以实时检测按键的状态，并根据需要进行相应的处理。
44矩阵键盘课程设计
4 4矩阵键盘课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解4x4矩阵键盘的基本原理，掌握其电路连接方式和扫描原理。
2. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的4x4矩阵键盘电路。
3. 学生了解矩阵键盘在嵌入式系统中的应用和重要性。
技能目标：1. 学生能够运用编程软件（如Arduino）编写程序，实现对4x4矩阵键盘的扫描和按键识别。
2. 学生能够运用调试工具，对矩阵键盘电路进行故障排查和优化。
3. 学生具备团队协作能力，共同完成矩阵键盘电路设计和程序编写。
情感态度价值观目标：1. 学生通过动手实践，培养对电子技术和编程的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在团队合作中，学会沟通、协作、分享，培养团队精神和责任感。
3. 学生认识到科技发展对社会进步的重要性，激发为我国科技事业贡献力量的志向。
本课程针对高中年级学生，结合电子技术和编程知识，以实用性为导向，旨在培养学生的动手实践能力和创新精神。
课程内容紧密联系课本知识，通过设计4x4矩阵键盘电路，使学生在实践中掌握相关原理和方法。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 矩阵键盘基础知识：介绍矩阵键盘的原理、电路连接方式及其在嵌入式系统中的应用。
- 相关章节：课本第三章第二节“矩阵键盘及其应用”2. 4x4矩阵键盘电路设计：讲解如何搭建4x4矩阵键盘电路，包括硬件连接、电路图绘制等。
- 相关章节：课本第三章第三节“矩阵键盘电路设计”3. 矩阵键盘编程：介绍如何使用Arduino编程软件编写程序，实现对4x4矩阵键盘的扫描和按键识别。
- 相关章节：课本第四章第一节“Arduino编程基础”及第四节“矩阵键盘编程实例”4. 矩阵键盘电路调试与优化：教授学生如何运用调试工具进行故障排查，以及如何对电路和程序进行优化。
- 相关章节：课本第五章“电路调试与优化”5. 团队合作与展示：学生分组进行项目实践，共同完成矩阵键盘电路设计与程序编写，并进行成果展示。
单片机 矩阵键盘实验 实验报告
单片机矩阵键盘实验实验报告
实验名称：单片机矩阵键盘实验
实验目的：掌握单片机矩阵键盘的原理和应用，能够使用单片机按键输入
实验内容：利用Keil C51软件，采用AT89C51单片机实现一个4x4的矩阵键盘，当按下任何一个按键时，将相应的键值传输到液晶显示屏上进行显示。
实验步骤：
1、搭建实验电路，将矩阵键盘与单片机相连，连接好电源正负极，然后将电路焊接成一个完整的矩阵键盘输入电路。
2、打开Keil C51软件，新建一个单片机应用工程，然后编写代码。
3、通过代码实现对矩阵键盘输入的扫描功能，当按下任何一个按键时，将相应的键值传输到液晶显示屏上进行显示。
4、编译代码，生成HEX文件，下载HEX文件到单片机中，将单片机与电源相连，然后就可以测试了。
5、测试完成后，根据测试结果修改代码，重新编译生成HEX 文件，然后下载到单片机中进行验证。
实验结果：
经过测试，实验结果良好，能够准确地输入按键的值，显示在液晶屏上。
实验感想：
通过这次实验，我深深地认识到了矩阵键盘技术的重要性以及应用价值，同时也更加深入了解单片机的工作原理和应用技术，这对我的学习和工作都有很好的帮助。
4×4矩阵键盘的工作原理 )
====================================================
键值显示子程序
====================================================
KEY_PLAER：
MOV A,30H ;键值数据送入A
矩阵键盘键值查找程序
键值存入30H单元
=====================================================
KEY_SCAN： ;识别键盘有无键按下子程序
MOV P1,#0F0H ;置列线为0，行线为1
这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。
由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。
图1 矩阵键盘电路
图2 按键排列
2、数码管动态扫描显示电路
在ME300B开发系统中，采用了8位数码管动态扫描显示。它将所有数码管的8个段线相应地并接在一起，并接到 AT89S51的P0口，由P0口控制字段输出。而各位数码管的共阳极由AT89S51的P2口控制Q20－Q27来实现8位数码管的位输出控制。
单片机课程设计4X4矩阵键盘显示
长沙学院?《单片机原理及应用》课程设计说明书题目】液晶显示4*4矩阵键盘按键号程序设计系(部)电子与通信工程系专业(班级)电气1班姓名龙程学号【09指导教师刘辉、谢明华、王新辉、马凌云起止日期—长沙学院课程设计鉴定表《单片机技术及应用》课程设计任务书系(部)：电子与电气工程系专业：11级电子一班指导教师：谢明华、刘辉—目录'前言 (5)一、课程设计目的 (6)二、设计内容及原理 (6)单片机控制系统原理 (6)阵键盘识别显示系统概述 (6)键盘电路 (7)12864显示器 (8)整体电路图 (9)!仿真结果 (9)三、实验心得与体会 (10)四、实验程序 (10)参考文献 (18)…。
，】前言单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。
它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。
由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。
汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。
液晶显示器（英语：Liquid Crystal Display，缩写：LCD）为平面薄型的显示设备。
它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。
矩阵键盘密码锁实训报告
一、实训背景随着科技的不断发展，电子产品的安全性越来越受到重视。
矩阵键盘密码锁作为一种常见的电子安全设备，具有操作简单、可靠性高、成本低等优点，在众多领域得到了广泛应用。
为了提高学生对电子技术及单片机应用的理解和实践能力，我们开展了矩阵键盘密码锁的实训。
二、实训目的1. 熟悉矩阵键盘的工作原理及按键扫描方法；2. 掌握单片机在密码锁系统中的应用；3. 培养学生动手实践能力和团队合作精神；4. 提高学生对电子产品的安全性认识。
三、实训内容1. 硬件设计（1）主控芯片：选用STC89C52单片机作为核心控制单元；（2）矩阵键盘：采用4x4矩阵键盘，共16个按键；（3）显示屏：选用1602LCD液晶显示屏，用于显示密码及提示信息；（4）其他元件：按键、蜂鸣器、电阻、电容等。
2. 软件设计（1）按键扫描：采用逐行扫描法，对矩阵键盘进行扫描，检测按键状态；（2）密码设置与验证：设置四位密码，用户输入密码后，系统进行验证；（3）开锁与上锁：当密码正确时，系统解锁；当密码错误时，蜂鸣器报警；（4）定时器：设置一个定时器，用于控制密码输入错误次数，若连续输入错误三次，则锁定系统。
3. 系统实现（1）搭建电路：按照设计图纸，将各元件焊接在电路板上；（2）编写程序：使用C语言编写程序，实现矩阵键盘扫描、密码设置与验证、开锁与上锁等功能；（3）下载程序：将编写好的程序下载到单片机中；（4）调试与测试：对系统进行调试，确保各功能正常。
四、实训过程1. 电路搭建：按照设计图纸，将各元件焊接在电路板上，注意焊接质量，确保电路的可靠性；2. 程序编写：使用C语言编写程序，实现矩阵键盘扫描、密码设置与验证、开锁与上锁等功能，并进行调试；3. 系统调试：将编写好的程序下载到单片机中，对系统进行调试，确保各功能正常；4. 功能测试：测试密码设置、密码验证、开锁与上锁等功能，验证系统性能。
五、实训结果与分析1. 矩阵键盘扫描：通过逐行扫描法，成功实现了对矩阵键盘的扫描，并能准确检测按键状态；2. 密码设置与验证：成功实现了四位密码的设置与验证，当密码正确时，系统解锁；当密码错误时，蜂鸣器报警；3. 开锁与上锁：成功实现了开锁与上锁功能，当密码正确时，系统解锁；当密码错误时，蜂鸣器报警，并锁定系统；4. 定时器：成功设置了定时器，当连续输入错误三次密码时，系统锁定，直至系统复位。
013、4×4矩阵式键盘识别技术
13．4×4矩阵式键盘识别技术1．实验任务如图4.13.2所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。
对应的按键的序号排列如图4.13.1所示图4.13.12．硬件电路原理图图4.13.23．系统板上硬件连线（1．把“单片机系统“区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4 R1－R4端口上；（2．把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。
4．程序设计内容（1．4×4矩阵键盘识别处理（2．每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。
矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。
每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。
键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。
5．程序框图图4.13.36．汇编源程序KEYBUFEQU30HORG00HSTART:MOVKEYBUF,#2 WAIT:MOVP3,#0FFHCLRP3.4MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FH JZNOKEY1 LCALLDELY10MS MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FH JZNOKEY1MOVA,P3ANLA,#0FH CJNEA,#0EH,NK1 MOVKEYBUF,#0 LJMPDK1NK1:CJNEA,#0DH,NK2 MOVKEYBUF,#1 LJMPDK1NK2:CJNEA,#0BH,NK3 MOVKEYBUF,#2 LJMPDK1NK3:CJNEA,#07H,NK4 MOVKEYBUF,#3 LJMPDK1NK4:NOPDK1:MOVA,KEYBUF MOVDPTR,#TABLE MOVCA,@A+DPTR MOVP0,ADK1A:MOVA,P3 ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK1ANOKEY1:MOVP3,#0FFHCLRP3.5MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FH JZNOKEY2 LCALLDELY10MS MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FH JZNOKEY2MOVA,P3ANLA,#0FH CJNEA,#0EH,NK5 MOVKEYBUF,#4LJMPDK2NK5:CJNEA,#0DH,NK6 MOVKEYBUF,#5 LJMPDK2NK6:CJNEA,#0BH,NK7 MOVKEYBUF,#6 LJMPDK2NK7:CJNEA,#07H,NK8 MOVKEYBUF,#7 LJMPDK2NK8:NOPDK2:MOVA,KEYBUF MOVDPTR,#TABLE MOVCA,@A+DPTRMOVP0,ADK2A:MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK2ANOKEY2:MOVP3,#0FFHCLRP3.6MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY3 LCALLDELY10MS MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY3MOVA,P3ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NK9 MOVKEYBUF,#8 LJMPDK3NK9:CJNEA,#0DH,NK10 MOVKEYBUF,#9 LJMPDK3NK10:CJNEA,#0BH,NK11 MOVKEYBUF,#10 LJMPDK3NK11:CJNEA,#07H,NK12 MOVKEYBUF,#11 LJMPDK3NK12:NOPDK3:MOVA,KEYBUF MOVDPTR,#TABLE MOVCA,@A+DPTRMOVP0,ADK3A:MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK3ANOKEY3:MOVP3,#0FFHCLRP3.7MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY4 LCALLDELY10MS MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY4MOVA,P3ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NK13 MOVKEYBUF,#12 LJMPDK4NK13:CJNEA,#0DH,NK13 MOVKEYBUF,#13 LJMPDK4NK13:CJNEA,#0BH,NK15 MOVKEYBUF,#13 LJMPDK4NK15:CJNEA,#07H,NK16 MOVKEYBUF,#15 LJMPDK4NK16:NOPDK4:MOVA,KEYBUF MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ADK4A:MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK4ANOKEY4:LJMPWAITDELY10MS:MOVR6,#10D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1RETTABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HEND7．C语言源程序#include<AT89X51.H>unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};unsignedchartemp;unsignedcharkey;unsignedchari,j;voidmain(void){while(1){P3=0xff;P3_4=0;temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){for(i=50;i>0;i--)for(j=200;j>0;j--);temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){temp=P3;temp=temp&0x0f; switch(temp){case0x0e:key=7;break;case0x0d:key=8;break;case0x0b:key=9;break;case0x07:key=10;break;}temp=P3;P1_0=~P1_0;P0=table[key]; temp=temp&0x0f; while(temp!=0x0f) {temp=P3;temp=temp&0x0f;}}}P3=0xff;P3_5=0;temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){for(i=50;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--); temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){temp=P3;temp=temp&0x0f;switch(temp){case0x0e:key=4;break;case0x0d:key=5;break;case0x0b:key=6;break;case0x07:key=11;break;}temp=P3;P1_0=~P1_0;P0=table[key]; temp=temp&0x0f; while(temp!=0x0f) {temp=P3;temp=temp&0x0f;}}}P3=0xff;P3_6=0;temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){for(i=50;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--); temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){temp=P3;temp=temp&0x0f; switch(temp){case0x0e:key=1;break;case0x0d:key=2;break;case0x0b:key=3;break;case0x07:key=12;break;}temp=P3;P1_0=~P1_0;P0=table[key]; temp=temp&0x0f; while(temp!=0x0f) {temp=P3;temp=temp&0x0f;}}}P3=0xff;P3_7=0;temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){for(i=50;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--); temp=P3;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f){temp=P3;temp=temp&0x0f; switch(temp){case0x0e:key=0;break;case0x0d:key=13;break;case0x0b:key=13;break;case0x07:key=15;break;}temp=P3;P1_0=~P1_0;P0=table[key]; temp=temp&0x0f; while(temp!=0x0f) {temp=P3;temp=temp&0x0f; }}}}}。
4x4矩阵键盘计算器
4x4矩阵键盘计算器西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告目录1前言 (1)1.1设计背景 ............................................................1 1.2系统设计目的和意义 .................................................. 1 2 总体方案 .............................................................. 2 2.1方案论证 (2)2.3 最终方案 ............................................................3 3单元模块设计 .......................................................... 4 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 ........................................ 4 3.2系统元器件选择 (7)4软件设计 ..............................................................8 4.1系统程序流程 ....................................................... 8 5系统调试 ............................................................. 10 5.1 硬件调试 .. (10)5.2 软件调试 ...........................................................10 5.3 软硬件调试 ......................................................... 10 7 总结 (12)8 参考文献 .............................................................13 附录 ...................................................................14第 0 页西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告1前言1.1设计背景计算器是一种在日常生活中应用广泛的电子产品，无论是在超市商店，还是在办公室，或是家庭都有着它的身影。
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题目名称:4×4矩阵式键盘队员：伍星刘晓峰陈仁凤摘要：本系统采用AT89S52为控制核心。
采用4X4键盘，通过8位数码管显示动态扫描0—F 16个数字。
关键词：AT89S52键盘数码管显示Abstract: This system USES AT89S52 devices as control ing 4X4 keyboard, through eight digital tube display dynamic scan 0-16 F.Keyword: AT89S52 Keyboard LED Display目录1 方案论证与比较 (3)1.1采样方法方案论证 (3)1.2处理器的选择方案论证................................................. 错误！未定义书签。
1.3周期性判别与测量方法方案论证................................. 错误！未定义书签。
2 系统设计 (3)2.1总体设计 (3)2.2单元电路设计 (5)2.2.1 前级阻抗匹配和放大电路设计 (5)2.2.2 AD转换及控制模块电路设计 (6)2.2.3 功率谱测量单元电路设计 (6)3 软件设计 (7)4系统测试 (8)5 结论 (9)参考文献： (9)附录： (9)附1：元器件明细表： (9)附2：仪器设备清单 (9)附3：电路图图纸 (10)附4：程序清单 (11)1.方案论证与比较1.1采样方法比较与选择方案一：采用FPGA作为系统主控器。
FPGA可实现各种复杂逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，IO资源丰富、易于进行功能扩展，处理速度快，但适用于大规模实时性要求较高的系统，价格高，编程实现难度大。
用液晶显示器进行键盘扫描，价格偏高，程序复杂，故不选择此方案方案二: 采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。
AT89S52是一个低功耗、高性能8位单片机，片内含8 KB Flash片内程序存储器，256 Bytes RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断等。
价格便宜，使用方便，编程实现难度低，适合用来实现本系统的控制功能。
P0.0-P0.7端口作为数码管段选，P2.0-P2.7端口作为数码管位选，P3.0-P3.7作为键盘输入端口。
8位LED数码管进行动态显示。
综上分析，本设计选择方案二。
2 系统设计2.1 总体设计16个键盘通过AT89S52进行动态扫描，在8位数码管可以动态显示0-F 16个数字。
手动复位键可以达到清零的效果。
2.2 单元电路设计2.2.2 4X4键盘电路设计信号输入后通过R5,R6两个100Ohm的电阻和一个高精度仪表运放AD620实现跟随作用，由于理想运放的输入阻抗为无穷大，所以输入阻抗即为：R5//R6=50Ohm,阻抗匹配后的通过继电器控制是对信号直接送给AD转换还是放大20倍后再进行AD转换。
在这道题目里，需要检测各频率分量及其功率，并且要测量正弦信号的失真度，这就要求在对小信号进行放大时，要尽可能少的引入信号的放大失真。
正弦信号的理论计算失真度为零，对引入的信号失真非常灵敏，所以对信号的放大，运放的选择是个重点。
我们选择的运放是TI公司的低噪声、低失真的仪表放大器INA217，其失真度在频率为1KHz，增益为20dB(100倍放大)时仅为0.004%，其内部原理图如下图所示。
其中放大器A1的输出电压计算公式为OUT1=1+（R1/RG）*VIN+同理， OUT2=1+（R2/RG）*VIN--R3、R4、R5、R6及A3构成减法器，最后得到输出公式VOUT=（VIN2-VIN1）*[1+（R1+R2）/RG]R1=R2=5K,取RG=526，从而放大倍数为20。
2.2.2AD转换及控制模块电路设计采用12位AD转换器ADS7819进行转换，将转换的数据送32位控制器进行处理。
2.2.3 功率谱测量功率谱测量主要通过对音频信号进行离散化处理，通过FFT运算，求出信号各个离散频率点的功率值，然后得到离散化的功率谱。
由于题目要求频率分辨力为100Hz和20Hz两个档，这说明在进行FFT运算前必须通过调整采样频率(fK)和采样的点数(N),使其基波频率f为100Hz和20Hz。
根据频率分辨率与采样频率和采样点数的关系：f=fk/N;可以得知，fk=N*f;又根据采样定理，采样频率fk必须不小于信号频率fm的2倍，即：fk>=2fm;题目要求的最大频率为10KHz，所以采样频率必须大于20KHz，考虑到FFT运算在2的次数的点数时的效率较高，所以我们在20Hz档时选择40.96KHz采样率，采集2048个点，而在100档时我们选择51.2KHz采样率，采集512个点。
通过FFT 分析出不同的频率点对应的功率后，就可以画出其功率谱，并可以在频域计算其总功率。
3 软件设计主控制芯片为AT89S52, 16个键盘读入数据，数码管动态显示。
所以采用c 语言编程方便简单.软件流程图如下：主程序流程图：4×4矩阵式键盘识别程序流程图4系统测试4.1 总功率测量（室温条件下）结果分析：由于实验室提供的能够模仿音频信号的且能方便测量的信号只有正弦信号，所以我们用一款比较差点的信号发生器产生信号，然后进行测量，发现误差不达，在+-5%以内。
我们以音频信号进行测量，由于其实际值无法测量，所以我们只能根据时域和频域以及估计其误差，都在5%以内。
4.2 单个频率分量测量（室温条件下）结果分析：我们首先以理论上单一频率的正弦波为输入信号，在理想状况下，其频谱只在正弦波频率上有值，而由于有干扰，所以在其他频点也有很小的功率。
音频信号由于有多个频点，所以没有一定的规律性。
由于音频信号波动较大，没有一定的规律，且实验室没有专门配置测量仪器，所以我们只好以正弦波和三角波作为信号进行定量分析测量，以及对音频信号进行定性的分析和测量。
我们发现其数字和用电脑模拟的结果符合得很近。
5 结论由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定，较好地达到了题目要求的各项指标。
参考文献：《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年；《数字图像处理学》，元秋奇著，北京：电子工业出版社，2000年；《模拟电子线路基础》，吴运昌著，广州：华南理工大学出版社，2004年；《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，1997年；《数据结构与算法》，张晓丽等著，北京：机械工业出版社，2002年；《ARM&Linux嵌入式系统教程》，马忠梅等著，北京：北京航空航天大学出版社，2004年；《单片机原理及应用》，李建忠著，西安：西安电子科技大学，2002年；附录：附1：元器件明细表：1、AT89S522、8位LED数码管3、17个键盘4、12MHz晶振一个5、30pF电容两个附2：仪器设备清单1、5V稳压电源附3：电路图图纸电源系统前级放大和AD转换Atmega16控制板附4：程序清单#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//数码管代码uchar table1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选uchar table2[]={0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f}; uchar temp,num,i;uchar key; //键顺序吗uchar n=0,m=0;uchar dis_buf;//--------------------------------------------------/* 延时子程序*/void delay(uchar x){ uchar j;while((x--)!=0){ for(j=0;j<114;j++){;}}}//--------------------------------------------------/*键扫描子程序*/void keyscan(void){P3=0x0F; //低四位输入delay(5);temp=P3; //读P3口temp=temp&0x0F;temp=~(temp|0xF0);if(temp==1)key=0;else if(temp==2)key=1;else if(temp==4)key=2;else if(temp==8)key=3;elsekey=16;P3=0xF0; //高四位输入delay(5);temp=P3; //读P3口temp=temp&0xF0;temp=~((temp>>4)|0xF0);if(temp==1)key=key+0;else if(temp==2)key=key+4;else if(temp==4)key=key+8;else if(temp==8)key=key+12;elsekey=16;dis_buf=table[key]; //查表得键值}//-------------------------------------------------- /*判断键是否按下*/void keydown(void){P3=0xF0;if(P3!=0xF0){keyscan();/* beep();*/while(P3!=0xF0); //等待键释放m=1;}}//-------------------------------------------------- void main(){P0=0x3f; //置P0口P2=0x00; //置P2口while(1){keydown();if(m==1){switch(n){case 0: table2[0]=dis_buf;n++;break;case 1: table2[1]=dis_buf;n++;break;case 2: table2[2]=dis_buf;n++;break;case 3: table2[3]=dis_buf;n++;break;case 4: table2[4]=dis_buf;n++;break;case 5: table2[5]=dis_buf;n++;break;case 6: table2[6]=dis_buf;n++;break;case 7: table2[7]=dis_buf;n++;break;case 8: n=8;}m=0;}for (i=0;i<8;i++){P2=table1[i];P0=table2[i];delay(3); //键值送显示}}}//--------------------------------------------------。