单片机键盘显示接口电路设计

中北大学

单片机及其接口技术

课程设计说明书

学生姓名：苏瑞学号：0805054218

学院：信息与通信工程学院

专业：自动化

题目：单片机键盘显示接口电路设计

指导教师：沈小林职称: 副教授

2011年6月19日

中北大学

单片机及其接口技术

课程设计任务书

10/11 学年第二学期

学院：信息商务学院

专业：自动化

学生姓名：苏瑞学号：0805054218 课程设计题目：单片机键盘显示接口电路设计

起迄日期：6月13日～6月19日

课程设计地点：中北大学

指导教师：沈小林

系主任：王忠庆

下达任务书日期: 2011年06月13日

第一章、绪论

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。在本次课程设计中，便采用89C51单片机。

第二章、设计内容

一、4×4键盘

原理：4×4

行

行

行

行

图1

电路原理图见附图一

本次设计为4×4的矩阵键盘，这样的设计可以有效的减少键盘与单片机接口时所占用的I/O接口。在这种非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行有无按键按下的程序段，当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键被按下，对键的识别常采用逐行（逐列）扫描的方法。

首先判断有无按键按下。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部行线置为低电平，然后将列线的电平状态读入到累加器A中，如果有按键按下，会使列线电平被拉至低电平，是列输入不全为1。

判断键盘哪一个键被按下。方法是：一次给行线送低电平，然后查所有列线状态，称为行扫描，如果全为1，则所按下键不在此行，如果不全为1，则所按下键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。

在此，按键的位置码并不等于按键的实际定义键值，因此还必须进行转换，即键值译码，本次设计中采用软件实现键值的译码，译码方式如下：

第0行键值为：0行×4+列号（0~3）为0、1、2、3；

第1行键值为：1行×4+列号（0~3）为4、5、6、7；

第2行键值为：2行×4+列号（0~3）为8、9、A、B；

第3行键值为：3行×4+列号（0~3）为C、D、E、F；

译码程序如下：

MOV A,R0 ；取行号送A

MOV B,#04 ；每一行按键个数

MUL AB ；行号×按键数

ADD A,R2 ；R2中存放列号，行号×按键数+列好=键值，在A中键盘行扫描流程图如下：

图2

二、8位LED七段数码管显示

原理：

在显示电路中，需要使用到74LS48与74LS138两块集成芯片。74LS48用作七段数码管数值显示译码器，将P0.0-P0.3输出的数值BCD码译码后得到的段选码送给七段数码管，使得数码管能够正确显示数值。74LS138做选位段译码器，将P0.4-P0.6输出的位选BCD码转化为二进制反码，进行选位。

在本次设计中，8为LED七段数码管均采用共阳极接法。通过八个非门对74LS138输出的电平进行取反，与74LS48共同实现共阳极接法对七段LED数码管的显示驱动。具体电路原理见附图二。

74LS48芯片的电路结构原理及引脚图：引脚图中的大写字母A、B、C、D为BCD码输入端，小写字母a、b、c、d、e、f、g为字型码输出端，LT为灯测试输入端，RBI为消隐输入，RBO为消隐输出。表1为74LS48 BCD-7段锁存/译码/驱动器作为段驱动器的输入输出信号的对应关系。在使用时，将芯片的输入端引脚A、B、C、D与单片机的P0口相连接，该芯片的输出端七个管脚，与LED显示器的七个段码引脚相连接。74LS48的作用是接受来自单片机的BCD码型的输入信号，经锁存、译码和放大后，输出七段字型码到LED显示器，完成对BCD码到七段字型码的锁存、译码和驱动的功能。

74LS48 BCD-7段译码器输入/输出端信号对照表

表1

74LS138 为3 线－8 线译码器工作原理如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。其输入输出真值表如表2.

表2

此电路可以实现静态与动态显示两种方：。

1、静态显示可实现一位显示。既选位段选中一位，数据段输出数值，使得数码管显示数值。静态显示器的亮度较高。这种显示方式

编程容易，管理也较简单，但占用Ｉ／Ｏ口线资源较多。在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。

2、动态显示可以实现八位同时显示不同数值。段选码与位选码没送入一次后延时1ms，因为人眼的视觉暂留时间为100ms，所以，每次每次显示的时间不超过20ms，并保持一段时间，易造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。这种方式称作软件扫描显示。例如要显示“0123”，必须对P0口进行如下编辑：

MOV P0,#80H

LCALL DYI

MOV P1，#41H

LCALL DYI

MOV P1，#22H

LCALL DYI

MOV P1，#13H

LCALL DYI