矩阵键盘显示电路的设计

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矩阵键盘电路设计

矩阵键盘电路设计矩阵键盘是一种常见的输入设备，它通过矩阵布局的按键组成，可以方便地输入数字、字母和其他符号。

在电子设备中，矩阵键盘通常采用扫描电路进行输入和控制。

在本文中，将探讨矩阵键盘电路的设计。

首先，我们需要确定矩阵键盘的布局。

一般情况下，矩阵键盘采用4×4或者3×4的布局。

每个按键都是一个开关，当按下时闭合，松开时断开。

接下来，我们需要设计输入电路。

输入电路通过扫描矩阵键盘的每一行和每一列来检测按键的状态。

为了实现这个功能，我们可以使用两个二进制计数器来控制扫描的行和列。

每当计数器增加时，就对应地扫描一行或者一列。

我们可以通过多路复用器和反向器将计数器输出与矩阵键盘的行和列相连。

当计数器的输出与矩阵键盘的行和列相连后，我们可以通过逐行或逐列地扫描矩阵键盘并检测按键的状态。

如果有按键按下，我们可以将对应的按键编码为数字信号。

在设计输入电路时，我们还需要考虑按键去抖动的问题。

按键去抖动是指当按键被按下或松开时，会产生多次开关闭合的现象。

为了解决这个问题，我们可以使用一个滤波器电路来消除按键的抖动。

滤波器电路可以采用RC滤波器或者Schmitt触发器等。

设计好输入电路后，接下来需要设计控制电路。

控制电路负责扫描矩阵键盘的每一行和每一列，以及对按键的状态进行控制。

我们可以使用计时器和计数器来控制扫描的速度和顺序。

当检测到按键按下时，控制电路会将对应的按键编码为数字信号并传递给接收端。

此外，在设计控制电路时，我们还需要考虑矩阵键盘的多键同时按下的问题。

当多个按键同时按下时，我们需要使用矩阵解码器来对这些按键进行解码，并将解码结果传递给接收端。

在进行电路设计时，我们还需要考虑一些其他的因素，比如布线、电源供应和接收端的设计等。

布线是指将电路中的各个元件和连接线布置在PCB板上的过程。

在布线时，我们需要确保信号传输的可靠性和稳定性。

电源供应是指提供电路所需的电源电压和电流的过程。

接收端的设计是指接收和处理从矩阵键盘电路传递过来的数字信号的过程。

verilog矩阵键盘

二、矩阵键盘显示电路设计（显示键盘值的平方）矩阵键盘显示电路的设计一、实验目的1、了解普通4×4 键盘扫描的原理。

2、进一步加深七段码管显示过程的理解。

3、了解对输入/输出端口的定义方法。

二、实验原理实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就是用软件实现键盘扫描。

作为一个嵌入系统设计人员，总是会关心产品成本。

目前有很多芯片可以用来实现键盘扫描，但是键盘扫描的软件实现方法有助于缩减一个系统的重复开发成本，且只需要很少的 CPU 开销。

嵌入式控制器的功能能强，可能充分利用这一资源，这里就介绍一下软键盘的实现方案。

图10-1 简单键盘电路通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关，并且用如图 10-1 所示的简单电路，微处理器可以容易地检测到闭合。

当开关打开时，通过处理器的I/O 口的一个上拉电阻提供逻辑 1；当开关闭合时，处理器的/IO口的输入将被拉低得到逻辑 0。

可遗憾的是，开关并不完善，因为当它们被按下或者被释放时，并不能够产生一个明确的1或者0。

尽管触点可能看起来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。

当触点闭合时，其弹起就像一个球。

弹起效果将产生如图10-2所示的好几个脉冲。

弹起的持续时间通常将维持在5ms∼30ms 之间。

如果需要多个键，则可以将每个开关连接到微处理器上它自己的输入端口。

然而，当开关的数目增加时，这种方法将很快使用完所有的输入端口。

图10-2 按键抖动键盘上阵列这些开关最有效的方法（当需要5个以上的键时）就形成了一个如图 10-3 所示的二维矩阵。

当行和列的数目一样多时，也就是方型的矩阵，将产生一个最优化的布列方式（I/O 端被连接的时候），一个瞬时接触开关（按钮）放置在每一行与线一列的交叉点。

矩阵所需的键的数目显然根据应用程序而不同。

每一行由一个输出端口的一位驱动，而每一列由一个电阻器上拉且供给输入端口一位。

图 10-3 矩阵键盘键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常高电平会被低电平拉低，如果读入的4 行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4 行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。

单片机实验报告——矩阵键盘数码管显示

单片机实验报告信息处理实验实验二矩阵键盘专业：电气工程及其自动化指导老师：***组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日矩阵键盘一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。

按其它键没有结果。

二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。

2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。

3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。

4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。

5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。

6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。

对实验结果能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。

三、实验原理1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。

2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。

3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。

行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。

行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。

然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。

这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。

由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。

单片机设计(流水灯、矩阵键盘、数码管倒计时)

单片机结业作业1.电路图2.程序：#include <reg51.h>sbit P1_6=P1^6;sbit P1_7=P1^7;unsigned char code led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsigned char clock[2]={59,59}; //60秒倒计时缓冲数组unsigned char *dis_p;unsigned char keytest(); //键盘检测函数unsigned char search(); //查键值函数void display(unsigned char *p); //显示函数void main(){unsigned char i,a,c;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;dis_p=clock;while(1){P0=0x80;c=P0;for(i=0;i<8;i++){c>>=1;P0=c;a=keytest();if(a==0x0f) display(dis_p);else{display(dis_p);a=keytest();if(a!=0x0f){P3=0x00;a=search();switch(a){case 0x00:P2=0x3f;break;case 0x01:P2=0x06;break;case 0x02:P2=0x5b;break;case 0x03:P2=0x4f;break;case 0x04:P2=0x66;break;case 0x05:P2=0x6d;break;case 0x06:P2=0x7d;break;case 0x07:P2=0x07;break;case 0x08:P2=0x7f;break;case 0x09:P2=0x6f;break;case 0x0a:P2=0x77;break;case 0x0b:P2=0x7c;break;case 0x0c:P2=0x39;break;case 0x0d:P2=0x5e;break;case 0x0e:P2=0x79;break;case 0x0f:P2=0x71;break;default:break;}while((a=keytest())!=0x0f);}}}}}//**********************************主函数完void display(unsigned char *p){unsigned char buffer[]={0,0,0,0};unsigned char k,i,j,m,temp;buffer[0]=p[0]%10;buffer[1]=p[0]/10;buffer[2]=p[1]%10;buffer[3]=p[1]/10;for(k=0;k<3;k++){temp=0x10;for(i=0;i<4;i++){P3=~temp;j=buffer[i];P2=led[j];temp<<=1;for(m=0;m<200;m++);}}}//*******************************显示函数完unsigned char keytest(){unsigned char c;P1=0x0f;c=P1;c=c&0x0f;return(c);}//*******************键盘检测函数完unsigned char search(){unsigned char a,b,c,d,e;c=0xfe;a=0;while(1){P1=c;d=P1;d=d&0xf0;if(d==0x70){b=0;break;}else if(d==0xb0){b=1;break;}else if(d==0xd0){b=2;break;}else if(d==0xe0){b=3;break;}a++;c<<=1;}e=a*4+b;return(e);}//*****************查键值函数完void daojishi() interrupt 1{unsigned char a;EA=0;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;a++;if(a==20){a=0;if(clock[0]==0){clock[0]=59;clock[1]=59;}else{clock[0]--;clock[1]--;}}EA=1;}。

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。

数码管显示简易计算器说明书

目录一、原理图设计说明 (1)1.1数码管硬件电路设计 (1)1.2矩阵键盘电路设计: (2)二、程序设计说明 (3)2.1键盘扫描程序设计 (3)2.2算术运算程序设计 (4)2.3显示程序设计 (5)三、工作原理图及程序流程图 (6)四、程序清单 (9)五、参考文献 (15)一、原理图设计说明1.1数码管硬件电路设计数码管数据显示的硬件电路由单片机、4 位共阳极数码管、位驱动电路、限流电阻等组成。

实验板中用杜邦线将P7 与单片机IO 口相连（这里以P0 口为例）。

用跳线将P8 与单片机P2 低四位相连，P0 口送出数码管段选码，P2 送出位选码。

图1-1 数码管硬件电路原理图1.2矩阵键盘电路设计:4*4 矩阵键盘行输入接单片机P1.0-P1.3，列输入接单片机P1.4-P1.7，通过扫描方式检测是否有键按下，并确定键值，使用矩阵键盘时注意给P10 矩阵键盘选择端使能。

对键盘进行编号，S3-S18，按下相应按键，在数码管上显示相应键值（0-F）。

例如按下S10 键，显示A，按下S0 键，显示0。

图1-2 矩阵键盘电路原理图二、程序设计说明2.1键盘扫描程序设计键盘扫描程序的过程为：开始时，先判断是否有键闭合，无键闭合时，返回继续判断，有键闭合时，先去抖动，然后确定是否有键按下，若无键按下，则返回继续判断是否有键闭合，若有键按下，则判断键号，然后释放，若释放按键完毕，则返回，若没有释放按键，则返回继续释放。

其流程图如图2-1所示。

图2-1 键盘扫描程序流程图算术运算程序的过程为：先判断输入的运算符是+、-、*、/ 中的哪一个，若是+或-，则要判断运算结果是否溢出，溢出则显示错误信息，没溢出就显示运算结果，若是/，则要先判断除数是否为零，为零就显示错误信息，不为零则显示运算结果，若是-，则直接显示运算结果。

其流程图如图2.2所示。

图2-2 算术运算程序设计流程图先是程序的过程为：显示开始时，先进行LED的初始化，判断是否显示，若不显示，则返回，若显示，则进行相应功能的设置，然后送地址和数据，再判断是否显示完,显示完则返回，没有显示完则继续送地址。

4X4矩阵键盘及显示电路设计

4X4矩阵键盘与显示电路设计FPGA在数字系统设计中的广泛应用，影响到了生产生活的各个方面。

在FPGA 的设计开发中，VHDL语言作为一种主流的硬件描述语言，具有设计效率高，可靠性好，易读易懂等诸多优点。

作为一种功能强大的FPGA数字系统开发环境，Altera公司推出的Quar-tUSⅡ，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程，为使用VHDL语言进行FPGA设计提供了极大的便利。

矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备，在各种电子设备上有着广泛的应用，通过7段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。

在设计机械式矩阵键盘控制电路时，按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。

本文在QuartusⅡ开发环境下，采用VHDL语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8次按键数值的矩阵键盘与显示电路。

一、矩阵键盘与显示电路设计思路矩阵键盘与显示电路能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上，每次新的按键值显示在最右端的第O号数码管上，原有第0～6号数码管显示的数值整体左移到第1～7号数码管上显示，见图1。

总体而言，矩阵键盘与显示电路的设计可分为4个局部：(1)矩阵键盘的行与列的扫描控制和译码。

该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号，控制行扫描信号输出，然后根据行与列的扫描结果进行译码。

(2)机械式按键的防抖设计。

由于机械式按键在按下和弹起的过程中均有5～10 ms的信号抖动时间，在信号抖动时间内无法有效判断按键值，因此按键的防抖设计是非常关键的，也是该设计的一个重点。

(3)按键数值的移位存放。

由于该设计需要在8个数码管上依次显示前后共8次按键的数值，因此对已有数据的存储和调用也是该设计的重点所在。

(4)数码管的扫描和译码显示。

由于该设计使用了8个数码管，因此需要对每个数码管进行扫描控制，并根据按键值对每个数码管进行7段数码管的译码显示。

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计摘要:为了有效防止机械式键盘按键抖动带来的数据错误,这里在Quartus ?开发环境下,采用VHDL 语言设计了一种能够将机械式4 ×4 矩阵键盘的按键值依次显示到8 个7 段数码管上的矩阵键盘及显示电路。

仿真结果表明,所设计的矩阵键盘及显示电路成功地实现了按键防抖和按键数据的准确显示。

以ACEX1K系列EP1K30QC208 芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性。

FPGA/ CPLD 在数字系统设计中的广泛应用,影响到了生产生活的各个方面。

在FPGA/ CPLD 的设计开发中,V HDL 语言作为一种主流的硬件描述语言,具有设计效率高, 可靠性好, 易读易懂等诸多优点。

作为一种功能强大的FPGA/ CPLD 数字系统开发环境,Altera 公司推出的Quart us ?,为设计者提供了一种与结构无关的设计环境,使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程,为使用V HDL 语言进行FPGA/ CPLD 设计提供了极大的便利。

矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备,在各种电子设备上有着广泛的应用,通过7 段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。

在设计机械式矩阵键盘控制电路时,按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。

本文在Quart us ?开发环境下,采用V HDL语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8 次按键数值的矩阵键盘及显示电路。

1 矩阵键盘及显示电路设计思路矩阵键盘及显示电路能够将机械式4 ×4矩阵键盘的按键值依次显示到8 个7段数码管上,每次新的按键值显示在最右端的第0 号数码管上,原有第0,6号数码管显示的数值整体左移到第1,7号数码管上显示,见图1 。

总体而言,矩阵键盘及显示电路的设计可分为4 个部分:(1) 矩阵键盘的行及列的扫描控制和译码。

该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号,控制行扫描信号输出,然后根据行及列的扫描结果进行译码。

矩阵键盘——精选推荐

矩阵键盘摘要本课题研究的内容是4×4矩阵式键盘识别技术，即以单⽚机为控制核⼼设计⼀个4×4的键盘和LED数码管的显⽰电路，按顺序键号为“0—F”,并在数码管上显⽰按下的按键的键号﹙“0—F”之间的值﹚。

本⽂通过⽅案设计、电路设计、程序设计、系统仿真四个部分来叙说4×4矩阵式键盘识别技术的具体实现。

其中电路设计对每个单元电路原理有详细解说，程序采⽤模块化、结构化设计，这样免去了内容的多次重复程序冗长的缺点，同时也更加清晰明了。

整个过程都可以在PROTEUS上进⾏仿真，并能成功实现该课题所要求的功能。

关键词：89C51单⽚机；矩阵式键盘；LED数码管⽬录摘要.......................................................................................................... I 1⽅案设计.. (1)1.1设计任务 (1)1.2设计要求 (1)1.3⼯程⽅案 (1)2电路设计 (2)2.14×4矩阵式键盘电路 (2)2.2LED数码显⽰电路 (3)2.3单⽚机最⼩系统电路 (3)2.4电路⼯作原理 (4)3程序设计 (5)3.1程序流程图 (5)3.2程序代码实现 (8)4系统仿真 (10)4.1系统仿真⽅法 (10)4.2仿真结果分析 (10)5总结与体会 (12)参考⽂献： (12)致谢 (13)1⽅案设计1.1 设计任务设计⼀个4×4的键盘和LED数码管的显⽰电路，按顺序键号为“0—F”,并在数码管上显⽰按下的按键的键号（“0—F”之间的值）。

1.2 设计要求﹙1﹚以单⽚机为控制核⼼，实现硬件电路的设计、程序设计，并在PROTEUS平台实现仿真。

﹙2﹚课程设计论⽂内容正确，结构合理。

1.3 ⼯程⽅案单⽚机4×4矩阵式键盘识别技术的实现包括电路设计、程序设计以及系统仿真三⼤部分,系统总框图见图1.1。

矩阵式键盘实验报告

矩阵式键盘实验报告矩阵键盘设计实验报告南京林业大学实验报告基于AT89C51单片机4x4矩阵键盘接口电路设计课程院系班级学号姓名指导老师机电一体化设计基础机械电子工程学院杨雨图2013年9月26日一、实验目的1、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。

2、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。

3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。

4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。

5、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。

对实验结果能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。

二、实验要求通过实训，学生应达到以下几方面的要求：素质要求1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。

2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立工作能力。

能力要求1.模拟电路的理论知识2.脉冲与数字电路的理念知识3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力4.能熟练的编写8951单片机汇编程序5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真三、实验工具1、软件：Proteus软件、keil51。

2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板四、实验内容1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格元器件的作用。

2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。

4、运用仿真软件对电路进行仿真。

五．实验基本步骤1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。

2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。

3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状态和按键开关的对应关系。

4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。

5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。

6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。

单片机课程设计---4×4矩阵式键盘识别显示电路的设计

数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计题目：4×4矩阵式键盘识别显示电路的设计专业：电子信息工程班级：电信061班*名：***学号：********指导老师：***成绩：( 2008.12 )目录第1节引言 (2)1.1 4*4矩阵式键盘系统概述 (2)1.2 本设计任务和主要内容 (3)第2节系统主要硬件电路设计 (4)2.1 单片机控制系统原理 (4)2.2 单片机主机系统电路 (5)2.2.1 时钟电路 (4)2.2.2 复位电路 (5)2.2.3 矩阵式键盘电路 (5)2.3 译码显示电路 (6)第3节系统软件设计 (11)3.1 软件流程图 (8)3.2 系统程序设计 (9)第4节结束语 (12)参考文献 (13)4*4矩阵式键盘识别显示电路的设计数理与信息工程学院电信061 姜铮铮指导教师：余水宝第一节引言矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。

单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。

4*4矩阵式键盘采用AT89S51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用汇编语言编程。

单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

1.1 4*4矩阵式键盘识别显示系统概述矩阵式键盘模式以N个端口连接控制N*N个按键，实时在LED数码管上显示按键信息。

显示按键信息，既降低了成本，又提高了精确度，省下了很多的I/O端口为他用，相反，独立式按键虽编程简单，但占用I/O口资源较多，不适合在按键较多的场合应用。

并且在实际应用中经常要用到输入数字、字母、符号等操作功能，如电子密码锁、电话机键盘、计算器按键等，至少都需要12到16个按键，在这种情况下如果用独立式按键的话，显然太浪费I/O端口资源，为了解决这一问题，我们使用矩阵式键盘。

单片机矩阵键盘设计方案

单片机矩阵键盘设计方案一、设计目标设计一个8行8列的矩阵键盘，每个按键都有一个唯一的键码，能够正常读取用户的按键输入，并将按键对应的键码显示在LCD屏幕上。

二、硬件设计硬件设计包括键盘电路和显示电路两部分。

1.键盘电路设计矩阵键盘的硬件设计主要包括键盘矩阵、行扫描电路和列读取电路。

键盘矩阵由8行8列的按键构成，每个按键都连接到一个由二极管组成的矩阵。

行扫描电路使用8位输出的GPIO口，根据行的值来选通对应的行组。

列读取电路使用8位输入的GPIO口，根据列的值来读取对应的列组。

2.显示电路设计三、软件设计软件设计主要包括初始化设置、按键检测、键码解析和显示处理四个部分。

1.初始化设置首先需要对GPIO口进行初始化设置，将扫描行的GPIO口设置为输出模式，将读取列的GPIO口设置为输入模式。

同时需要对LCD屏幕进行初始化设置，设置显示模式、光标位置等参数。

2.按键检测循环扫描每一行，当其中一行被选通时，读取每一列的值。

如果其中一列的值为低电平，则表示对应的按键被按下。

将按下的按键的行和列的值保存下来，用于后续的键码解析。

3.键码解析根据行和列的值，通过查表的方式找到对应的键码。

将键码保存下来，用于后续的显示处理。

4.显示处理将键码传送给LCD屏幕，通过LCD屏幕的驱动芯片进行解析和显示。

根据LCD屏幕的显示方式，可以选择逐行显示或者按需显示的方式。

四、优化设计在以上基本设计方案的基础上，可以进行一些优化设计，以提高系统的性能和可靠性。

1.消除按键抖动按键在实际使用中会存在抖动现象，需要通过软件滤波来消除。

可设置一个适当的延时，当检测到按键按下后，延时一段时间再进行键码解析，只有在延时之后仍然检测到按键按下，才认为是一个有效的按键。

2.防止冲突按键由于矩阵键盘的性质，可能存在一些按键组合会产生冲突的情况。

可以通过硬件设计和软件处理来解决。

在硬件上，可以增加二极管来隔离不同的按键。

在软件上，可以通过扫描算法和按键排除的方式来避免冲突。

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。

单片机键盘显示接口电路设计

单片机键盘显示接口电路设计设计单片机键盘显示接口电路，需要考虑到键盘输入与显示输出两个方面。

以下是一个简单的设计示例，供参考：键盘通常采用矩阵键盘连接电路的方式，通过扫描矩阵的方式读取键盘输入信息。

以下是矩阵键盘接口电路的设计流程：1.确定键盘的规格和类型：键盘一般有正方形、矩形、圆形等几种形状，需要根据键盘的规格和类型选择适合的扫描方式。

2.确定键盘的逻辑矩阵大小：根据键盘的布局和规格，确定键盘的逻辑矩阵的行和列数，例如4行4列。

3.确定键盘的连接方式：键盘的连接方式一般有行列扫描、列行扫描、行列+列行扫描等几种方式，需要根据键盘的输出信号特点和单片机的输入要求进行适当的选择。

4.设计按键输入的译码电路：将键盘的输出信号通过译码电路解码成易于读取的二进制数，以便单片机的输入端口读取。

显示输出接口电路设计一般有两种方式：数码管和液晶显示。

1.数码管显示电路设计：数码管是通过控制各个数码管的段选和位选，实现数字或字符的显示。

以下是数码管显示电路的设计流程：a.确定显示的数字或字符类型：根据设计需求，确定要显示的数字或字符类型，例如整数、小数、字母等。

b.确定数码管的位数和类型：根据显示需求，确定数码管的位数和类型，有共阴数码管和共阳数码管两种类型，需要选择适合的数码管。

c.设计数码管的译码电路：根据数码管的类型和位数，设计数码管的译码电路，将输入的数字或字符转换为控制各个数码管的段选和位选的电信号。

2.液晶显示电路设计：液晶显示器是一种常见的显示设备，通过控制液晶的极性来实现图形和字符的显示。

以下是液晶显示电路设计的流程：a.确定显示的内容类型：根据设计需求，确定要显示的内容，例如字符、图像等。

b.选择适合的液晶显示器：根据显示的内容和要求，选择适合的液晶显示器，有字符型液晶显示器和图形型液晶显示器两种类型。

c.设计液晶的驱动电路：根据液晶显示器的类型和特性，设计液晶的驱动电路，将输入的数字或字符转换为控制液晶的电信号。

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计FPGA／CPLD 在数字系统设计中的广泛应用，影响到了生产生活的各个方面。

在FPGA／CPLD 的设计开发中，VHDL 语言作为一种主流的硬件描述语言，具有设计效率高，可靠性好，易读易懂等诸多优点。

作为一种功能强大的FPGA／CPLD 数字系统开发环境，Altera 公司推出的Quar-tUSⅡ，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程，为使用VHDL 语言进行FPGA／-CPLD 设计提供了极大的便利。

矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备，在各种电子设备上有着广泛的应用，通过7 段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。

在设计机械式矩阵键盘控制电路时，按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。

本文在QuartusⅡ开发环境下，采用VHDL 语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8 次按键数值的矩阵键盘及显示电路。

1 矩阵键盘及显示电路设计思路矩阵键盘及显示电路能够将机械式4 乘以4 矩阵键盘的按键值依次显示到8 个7 段数码管上，每次新的按键值显示在最右端的第O 号数码管上，原有第0～6 号数码管显示的数值整体左移到第1～7 号数码管上显示，见图1。

总体而言，矩阵键盘及显示电路的设计可分为4 个部分：(1)矩阵键盘的行及列的扫描控制和译码。

该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号，控制行扫描信号输出，然后根据行及列的扫描结果进行译码。

(2)机械式按键的防抖设计。

由于机械式按键在按下和弹起的过程中均有5～10 ms 的信号抖动时间，在信号抖动时间内无法有效判断按键值，因此按键的防抖设计是非常关键的，也是该设计的一个重点。

(3)按键数值的移位寄存。

由于该设计需要在8 个数码管上依次显示前后共8 次按键的数值，因此对已有数据的存储和调用也是该设计的重点所在。

(4)数码管的扫描和译码显示。

由于该设计使用。

矩阵键盘资料(在实验五十中)

TECHISHINE
有了表 50-2，要写出键盘译码电路的 VHDL 程序就非常容易了，尤其针对有表可以对照
的电路设计，只要使用 CASE-WHEN 或 WHNE-ELSE 语句，便可轻松完成设计。
表 50-2 键盘参数表
SEL2~SEL0 KIN3~KIN0
对应的键盘译按键功按键码输出能
010
1101
REG 10010 功能键
1011
C
01100 字母 C
表 50-1 按键位置与数码关系
１２２
Beijing Techshine Technology Co.
TECHISHINE
SEL2~SEL0 000
KIN3~KIN0 1110 1101 1011
对应的按键 0 6
LAST
0111
CTRL
1110
1
1101
7
001
1011
STEP
0111
EMPTY1
5
1101
B
111
1011
ENTER
0111
NONE
光靠矩阵键盘是无法正确地完成输入工作的，另外还需搭配以下几个电路模块： 1、时钟产生电路
当一个系统中使用不同操作频率的脉冲波形时，最方便的方法就是利用一个自由计数器来产生各种频率。本电路中就使用三种不同频率的工作脉冲波形。它们分别是：系统时钟（它是系统内部所有时钟的提供者，频率最高）、弹跳消除取样信号、键盘扫描信号和七段显示器扫描信号。在很多的电路设计中，键盘扫描信号和七段显示器扫描信号可以使用相同的时钟信号，本设计也采用此方法。
Beijing Techshine Technology Co.

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计作者：张喜凤, 屈宝鹏来源：《现代电子技术》2010年第16期摘要:为了有效防止机械式键盘按键抖动带来的数据错误,这里在Quartus Ⅱ开发环境下,采用VHDL语言设计了一种能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上的矩阵键盘及显示电路。

仿真结果表明,所设计的矩阵键盘及显示电路成功地实现了按键防抖和按键数据的准确显示。

以ACEX1K系列EP1K30QC208芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性。

关键词:VHDL; 键盘; 按键防抖; 数码管中图分类号:TN710-34; TP332.1+2 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)16-0014-03Design of the Matrix Keyboard and Display Circuit Based on VHDLZHANG Xi-feng,QU Bao-peng(Electronics Engineer Department of Shaanxi Ins titute of Technology, Xi’an 710300,China)Abstract:The application of the FPGA/CPLD becomes more and more extensive in the design of digital system, and it has affected our life deeply. The data inputted by matrix keyboard and displayed by digital tube, the design is applied widely in electron equipments. In order to avoid the data mistakes resulted by the key-press shake, a matrix keyboard and display circuit which can display the key-press input data produced by 4×4 matrix keyboard in turn with 8 word 7-seg display was designed with the language of VHDL in the environment of Quartus Ⅱ. The simulation results indicate that the matrix keyboard and display circuit designed in this paper realized the key-press anti-shake and exact display. Finally, validity of whole designed functions was validated with the EP1K30QC208 chip of ACEX1K series.Keywords:VHDL; keyboard; anti-shake; digital tube收稿日期:2010-03-12FPGA/CPLD在数字系统设计中的广泛应用,影响到了生产生活的各个方面[1-4]。

单片机矩阵键盘实验实验报告

实验五矩阵键盘实验一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个数字键(0－F)用发光二极管将该代码显示出来。

按其它键退出。

2、加法设计计算器，实验板上有12个按键，编写程序，实现一位整数加法运算功能。

可定义“A”键为“+”键，“B”键为“=”键。

二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。

2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。

三、实验说明1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。

2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。

3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。

这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。

由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。

行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计
张喜凤;屈宝鹏
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(033)016
【摘要】为了有效防止机械式键盘按键抖动带来的数据错误,这里在Quartus Ⅱ开发环境下,采用VHDL语言设计了一种能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上的矩阵键盘及显示电路.仿真结果表明,所设计的矩阵键盘及显示电路成功地实现了按键防抖和按键数据的准确显示.以ACEX1K系列
EP1K30QC208芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】张喜凤;屈宝鹏
【作者单位】陕西国防工业职业技术学院,陕西,西安,710300;陕西国防工业职业技术学院,陕西,西安,710300
【正文语种】中文
【中图分类】TN710-34;TP332.1+2
【相关文献】
1.基于NIOSⅡ的矩阵键盘和液晶显示外设组件的设计 [J], 葛远香;胡开明
2.基于VHDL的键盘扫描及显示电路设计 [J], 樊国梁;张晓燕
3.基于FPGA的矩阵键盘控制器及显示电路的设计 [J], 王荣扬;吴国强
4.VHDL在显示屏控制电路设计中的应用 [J], 刘会军;贺洪江;赵琦
5.基于VHDL语言的英文字母显示电路设计 [J], 陆健;陆柳延
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