單片機鍵盤顯示課程設(shè)計報告

<<單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告>>題目：鍵盤按鍵識別及LED數(shù)碼顯示 學(xué)院：工程學(xué)院專業(yè)：自動化班級：1101班姓名：指導(dǎo)教師：2021年12月19日目錄1課程設(shè)計的任務(wù)與要求....................................12課程設(shè)計總體分析介紹....................................13各局部工作電路的詳細介紹................................3參考書目................................................11附錄....................................................12第1節(jié)課程設(shè)計的任務(wù)與要求課程設(shè)計題目與要求1.課程設(shè)計題目：鍵盤按鍵識別及LED數(shù)碼顯示2.課程設(shè)計要求：〔1〕畫出組成局部電路圖〔2〕畫出程序流程圖，設(shè)計程序并通過檢查〔3〕用語言表達工作原理，連接方式及用途等1.2課程設(shè)計目的及內(nèi)容1.目的：按鍵是單片機常用的輸入設(shè)備，操作人員可以通過按鍵輸入指令和數(shù)據(jù)。在使用按鍵是單片機要正確識別按鍵是否被按下和按下的次數(shù)等狀態(tài)，才能正確執(zhí)行相關(guān)操作。本實驗要實現(xiàn)對按鍵狀態(tài)的正確檢測并顯示相關(guān)內(nèi)容。2.內(nèi)容：〔1〕根據(jù)獨立式鍵盤的特點，進展鍵盤控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計?！?〕LED實時顯示按鍵信息〔顯示按鍵號〕?！?〕通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)按鍵信息的提取和顯示。課程設(shè)計系統(tǒng)總體分析介紹2.1顯示局部本設(shè)計顯示局部是利用動態(tài)顯示實現(xiàn)的,LED數(shù)碼管采用共陽極接法。LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極三極管增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，單片機對位選通COM端電路的控制，所以數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。2.2鍵盤模塊設(shè)計本設(shè)計鍵盤局部我是利用4按鍵的獨立式鍵盤與8155芯片PC口直接相連實現(xiàn)的，即鍵盤由8155的PC口擴展出來的。設(shè)計電路時，將4個按鍵與和8155PC口連接，按下按鍵通過8155芯片傳送給CPU，CPU存運算處理鍵盤信息由8位LED顯示屏顯示出來。鍵盤是計算機系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備對于一些需要人為干預(yù)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，鍵盤成為人機交互聯(lián)系的必要手段。按鍵按照構(gòu)造原理可分為兩類：一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械開關(guān)、導(dǎo)電橡膠開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵、磁感應(yīng)按鍵等。但單片機應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用機械式。對于一個鍵盤或一組按鍵，單片機系統(tǒng)中總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無按鍵輸入并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。機械式按鍵在按下或釋放時，由于彈性作用也影響，通常伴隨較短時間的觸點機械抖動，抖動的時間一般是5-10ms，這種現(xiàn)象稱為鍵抖動。在理想和實際狀態(tài)下按鍵產(chǎn)生的電壓波形如下所示。理想按鍵電壓波形實際按鍵電壓波形鍵抖動使按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是屢次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的，所以要采用一些方法來消除抖動。一是硬件方法：可采用在鍵輸出端加R-S觸發(fā)器〔雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器〕或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖動電路；二是軟件方法：在按鍵的按下和釋放時采用軟件延時的方法來消除。常用兩種方法：一是用專用硬件電路來識別，把這種鍵盤成為編碼鍵盤；另一種方法是利用軟件方法來識別，把這種鍵盤成為非編碼鍵盤。鍵碼的識別可采用隨機掃描、定時掃描，或中斷掃描方式來完成。P0口LED顯示電路PA口AD口8155PB口PC口89C51P0口LED顯示電路PA口AD口8155PB口PC口89C51根據(jù)上述工作原理，我畫出該系統(tǒng)的總框圖，設(shè)計總框圖如下：三極管三極管鍵盤鍵盤電路設(shè)計總框圖各局部電路詳細的介紹1.工作原理：顯示局部的設(shè)計我是利用LED數(shù)碼管動態(tài)顯示實現(xiàn)的,LED數(shù)碼管采用共陽極接法。LED數(shù)碼管與8155芯片PA口、PB口直接連接。將鍵盤輸入信息通過芯片8155送入到89C51中，對信息進展運算處理，將處理后的數(shù)據(jù)輸入到8155中，再分別通過PA口段選信號、PB口位選信號傳送給LED，從而控制LED發(fā)亮，并顯示設(shè)置的信息。芯片介紹〔1〕8155芯片a.8155的主要引腳功能如下：=1\*GB3①地址/數(shù)據(jù)線AD0～AD7：地址和數(shù)據(jù)復(fù)用線，8位；=2\*GB3②CE：片選線，低電平有效。=3\*GB3③RD和WR：讀/寫線，控制8155的讀、寫操作。=4\*GB3④IO/M：RAM或I/O口的選擇線。=5\*GB3⑤ALE：地址鎖存線，高電平有效。=6\*GB3⑥TMRIN：定時/計數(shù)器的脈沖輸入端。=7\*GB3⑦TMROUT：定時/計數(shù)器的輸出信號端。=8\*GB3⑧RESET：復(fù)位線，通常與單片機的復(fù)位端相連。=9\*GB3⑨PA0～PA7、PB0～PB7：為A、B口輸入/輸出線；PC0～PC5：為C端口線，既可與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)，也可以作為A、B口的控制聯(lián)絡(luò)線。PA1PA2PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PA0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PB0PC1PC2PC3PC4PC5PC0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0TIMEINTIMEOUTALEIO/MRESETRDWRCE8155三態(tài)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線端口A，I/O線外設(shè)CPU地址鎖存線外設(shè)8155三態(tài)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線端口A，I/O線外設(shè)CPU地址鎖存線外設(shè)RAM及IO選擇端口B，I/O線RAM及IO選擇端口B，I/O線復(fù)位端復(fù)位端讀選通信號線讀選通信號線端口C，I/O線端口C，I/O線寫選通信號線寫選通信號線片選線定時/計數(shù)器輸出端片選線定時/計數(shù)器輸出端b.8155與MCS-51單片機的連接由于8155的多數(shù)信號與MCS-51單片機兼容，所以8155與MCS-51單片機的連接比擬簡單。因為8155內(nèi)部包括了地址鎖存器，所以它的地址復(fù)用線AD7-AD0可以與MCS-51P0口線直接相連，不需加鎖存器。c.8155作為拓展I/O口使用8155作為拓展I/O口使用時，I/O引腳必須置高電平。通過8155的命令狀態(tài)字存放器設(shè)定命令來選擇8155的I/O口。8155狀態(tài)字存放器是兩個存放器，分別存放命令字和狀態(tài)字。命令字格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0A口方式B口方式0=輸入1=輸出0001101100011011C口方式B口根本I/O口，C口輸入B口根本I/O口，C口輸入A口選通I/O,B口根本I/O口，C口做聯(lián)絡(luò)信號和輸出B選通I/O口，C聯(lián)絡(luò)信號A、B根本I/O口,C口輸出A口中斷0=中斷制止B口中斷1=中斷允許定時器方式00定時器方式0001101100=無操作00=無操作01=停頓計數(shù)10=計滿后停頓11=開場計數(shù)狀態(tài)字格式如下：XD6D5D4D3D2D1D0INTRA中斷請求BFAA口緩沖器滿INTEAA口中斷允許INTRAB口中斷請求BFBB口緩沖器滿TNTEBC口中斷請求TIMER1=計數(shù)器滿回0或定時器中斷0=讀出狀態(tài)字或復(fù)位〔2〕LED顯示器與接口LED顯示器:由8個發(fā)光二級管組成，用來顯示數(shù)字和字符，也稱數(shù)碼管。=1\*GB3①數(shù)碼管構(gòu)造數(shù)碼管的引腳和筆段排列如下列圖〔a〕所示數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管連接方法有兩種。一是共陽極接法，如圖〔b〕所示；另一種是共陰極接法，如下列圖〔b〕所示。=2\*GB3②數(shù)碼管驅(qū)動電路LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，顯示出需要的數(shù)字，因此LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。在這個設(shè)計中我采用動態(tài)驅(qū)動的方法。PA口PA口......AD口AD口81558155PB口8個三極管 PB口8個三極管PC口PC口連接方式及原理：本設(shè)計是采用動態(tài)顯示接口原理實現(xiàn)的，LED采用共陽極構(gòu)造。LED數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起與8155芯片的PA口連接；數(shù)碼管的位選線〔公共端〕經(jīng)過8個三極管與8155芯片的PB口連接。將鍵盤輸入信息通過芯片8155送入到89C51中，對信息進展運算處理，將處理后的數(shù)據(jù)輸入到8155中，再分別通過PA口段選信號、PB口位選信號傳送給LED，從而控制LED發(fā)亮，并顯示設(shè)置的信息?！?〕流程圖如下：YN顯示子程序入口動態(tài)顯示初始化10H→動態(tài)顯示初始化10H→R0；7FH→R38155初始化，A、B置成輸出方式位選碼送8155B口位選碼送8155B口取待顯示數(shù)據(jù)，查表轉(zhuǎn)換相應(yīng)的字形碼從取待顯示數(shù)據(jù)，查表轉(zhuǎn)換相應(yīng)的字形碼從8155B口輸出延時1ms延時1ms顯示緩沖區(qū)指針加1顯示緩沖區(qū)指針加18位顯示完？8位顯示完？顯示下一位返回(2)顯示程序如下：顯示緩沖區(qū)60H~67HMOVDPTR,#0200HMOVA,#03HMOVX@DPTR,AMOVR0，#60HMOVR3，#0FEHMOVR3，#0FEHMOVR7，#08HINCDPTRLOOP:MOVA,@R0ADDA,#24HMOVCA,@A+PCMOVX@DPTR,AMOVA,R3INCDPTRMOVX@DPTR,ALCALLDELAYRLAMOVR3，ADECDPLDECDPLINCR0DJNZR7，LOOPRETDELAY:MOVR4，#0FHDEL1:MOVR6，#0FHDJNZR6，$DJNZR4,DEL1RETTAB:DB0C0H0F9H0A4H0B0H鍵盤接口電路連接方式及工作原理：我設(shè)計的是4只按鍵的獨立式鍵盤，該鍵盤是由芯片8155的PC口擴展出來的。每只按鍵連接一個I/O線，每個按鍵相互獨立。當某一按鍵按下時，它對應(yīng)的I/O線的電平變成低電平，產(chǎn)生的按鍵信號送給CPU存儲計算，通過邏輯運算，通過8155芯片PA、PB口送至LED顯示按鍵信息。芯片8155的信息參照前面的介紹。鍵盤電路圖如下：KEY3KEY0KEY1KEY2KEY3KEY0KEY1KEY2鍵盤電路程序及流程圖KEY〔1〕流程圖如下：KEY有按鍵閉合嗎有按鍵閉合嗎延時調(diào)用子程序 N延時調(diào)用子程序二次調(diào)用延時子程序，延時20ms Y二次調(diào)用延時子程序，延時20ms有按鍵閉合嗎有按鍵閉合嗎NY判別閉鍵號有按鍵釋放嗎有按鍵釋放嗎N鍵號送累加器AY鍵號送累加器A返回返回RETKEY0:MOVR7，#08HRETKEY0:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#00HDONE0:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE0AJMPLOOPKEY1:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#01HDONE1:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE1AJMPLOOPKEY2:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#02HDONE2:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE2AJMPLOOPKEY3:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#03HDONE3:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE3AJMPLOOPMOVDPTR，#0200HMOVA，#03HMOVX@DPTR，AINCDPTRINCDPTRINCDPTRMOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJZLOOPLCALLDELMOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJZLOOPLOOP2：MOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJNZLOOPAJMPLOOP3LOOP1：MOV30H，AAJMPLOOP2LOOP3：MOVA，30HJBACC.0，KEY0JBACC.1，KEY1JBACC.2，KEY2JBACC.3，KEY3LOOP：RETDEL：MOVR6，#0FHDJNZR6，$DJNZR4，DEL4.鍵盤實現(xiàn)的功能：按下KEY0鍵：LED屏幕全部顯示“0〞按下KEY1鍵