(实验四)单片机矩阵键盘检测和液晶仿真实验

实验四单片机矩阵键盘检测和液晶仿真实验

（4学时）

一、实验任务

利用51单片机实现4X4矩阵键盘和LCD1602液晶显示人机交互系统，编程实现：

（1）按键扫描（1、2、……9、A、B、C、D、E、F）和LCD1602显示按键的键号，格式为：KEYNUM+按键号；

（2）LCD1602的第一行显示加1功能，初始数字为980，显示位置自己确定，每次按下某一个按键，数字加1，范围为15---20；

二、实验目的

1、掌握仿真软件Proteus和单片机联调的方法；

2、掌握矩阵键盘扫描检测的原理，并且编程实现键盘按键的检测；

3、掌握LCD1602液晶显示的原理，并且编程实现LCD1602的显示功能；

4、掌握利用单片机实现键盘检测和液晶显示的功能组合，并掌握独立编程控制的能力。

三、实验设备

电脑、Proteus软件、Keil软件

四、实验原理

（一）矩阵键盘扫描检测原理

按照按键结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点开关按键，如电气式按键、磁感应按键等。在单片机应用系统中，通过按键实现控制功能和数据输入是非常普遍的。在所需按键数量不多时，系统常采用独立式按键。独立式按键是指每个按键单独占有一根I/O口线，且其工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。这种按键的电路配置灵活，软件结构简单。不过在实际应用中，由于不同的系统对按键的要求不同，因此，对按键程序的设计要考虑全面，以便更好地完成按键所设定的功能。在按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图4.1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一

个按键加以连接。这样一个端口（如P1口）就可以构成4×4=16个按键，比直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出1键（共9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些。图4.1中，列线与行线通过按键连接。假如将行线所接单片机的I/O口置高电平，作为输入端；将列线所接I/O口置低电平，作为输出端。当按键没有按下时，所有行线都是高电平，所有列线都是低电平。一旦有按键按下，则对应的行线输入端就会被拉低变成低电平，通过读入行线的状态就可得知是否有键按下了。

图4.1 矩阵键盘示例

（一）LCD1602液晶显示原理

1602液晶为5V电压驱动，带背光，可两行显示，每行16个字符，不能显示汉字，内含28个字符的ASCII字符集字库。其有两种显示形式，一是在液晶的任意位置显示字符；另一是滚动显示一串字符。

图4.2 LCD1602液晶引脚功能

具体操作时序等资料，请查阅课本知识。

（二）步骤

1、Proteus仿真电路设计；

（1）设计原理图；（2）放置仿真元器件；

2、在Keil软件里面设计程序，生成HEX文件；

3、将HEX文件加载到仿真系统的51单片机里面，运行仿真，调试程序。

五、实验报告要求

1、截图仿真界面，包括程序、proteus原理图，显示的界面，图片不宜过大；

2、详细的画出矩阵键盘检测的C语言流程图。

3、请写下自己对于LCD1602时序的理解，一百字左右。