單片機(jī)鍵盤顯示課程設(shè)計(jì)報(bào)告

<<單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告>>題目：鍵盤按鍵識(shí)別及LED數(shù)碼顯示 學(xué)院：工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：1101班姓名：指導(dǎo)教師：2021年12月19日目錄1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求....................................12課程設(shè)計(jì)總體分析介紹....................................13各局部工作電路的詳細(xì)介紹................................3參考書目................................................11附錄....................................................12第1節(jié)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)題目與要求1.課程設(shè)計(jì)題目：鍵盤按鍵識(shí)別及LED數(shù)碼顯示2.課程設(shè)計(jì)要求：〔1〕畫出組成局部電路圖〔2〕畫出程序流程圖，設(shè)計(jì)程序并通過檢查〔3〕用語言表達(dá)工作原理，連接方式及用途等1.2課程設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容1.目的：按鍵是單片機(jī)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(jī)要正確識(shí)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(shí)驗(yàn)要實(shí)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(dú)立式鍵盤的特點(diǎn)，進(jìn)展鍵盤控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)?！?〕LED實(shí)時(shí)顯示按鍵信息〔顯示按鍵號(hào)〕?！?〕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(jì)系統(tǒng)總體分析介紹2.1顯示局部本設(shè)計(jì)顯示局部是利用動(dòng)態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)的,LED數(shù)碼管采用共陽極接法。LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)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(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，單片機(jī)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(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)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(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感，動(dòng)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(jì)本設(shè)計(jì)鍵盤局部我是利用4按鍵的獨(dú)立式鍵盤與8155芯片PC口直接相連實(shí)現(xiàn)的，即鍵盤由8155的PC口擴(kuò)展出來的。設(shè)計(jì)電路時(shí)，將4個(gè)按鍵與和8155PC口連接，按下按鍵通過8155芯片傳送給CPU，CPU存運(yùn)算處理鍵盤信息由8位LED顯示屏顯示出來。鍵盤是計(jì)算機(jī)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，鍵盤成為人機(jī)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(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械開關(guān)、導(dǎo)電橡膠開關(guān)等；另一類是無觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵、磁感應(yīng)按鍵等。但單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用機(jī)械式。對于一個(gè)鍵盤或一組按鍵，單片機(jī)系統(tǒng)中總有一個(gè)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(gè)鍵按下，將該鍵號(hào)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(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于彈性作用也影響，通常伴隨較短時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)間一般是5-10ms，這種現(xiàn)象稱為鍵抖動(dòng)。在理想和實(shí)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(shí)際按鍵電壓波形鍵抖動(dòng)使按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)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(dòng)。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(dòng)電路；二是軟件方法：在按鍵的按下和釋放時(shí)采用軟件延時(shí)的方法來消除。常用兩種方法：一是用專用硬件電路來識(shí)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(shí)別，把這種鍵盤成為非編碼鍵盤。鍵碼的識(shí)別可采用隨機(jī)掃描、定時(shí)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(jì)總框圖如下：三極管三極管鍵盤鍵盤電路設(shè)計(jì)總框圖各局部電路詳細(xì)的介紹1.工作原理：顯示局部的設(shè)計(jì)我是利用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示實(shí)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(jìn)展運(yùn)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(hào)、PB口位選信號(hào)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(shí)/計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端。=7\*GB3⑦TMROUT：定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)端。=8\*GB3⑧RESET：復(fù)位線，通常與單片機(jī)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(hào)線讀選通信號(hào)線端口C，I/O線端口C，I/O線寫選通信號(hào)線寫選通信號(hào)線片選線定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸出端片選線定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸出端b.8155與MCS-51單片機(jī)的連接由于8155的多數(shù)信號(hào)與MCS-51單片機(jī)兼容，所以8155與MCS-51單片機(jī)的連接比擬簡單。因?yàn)?155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(shí)，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(gè)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(hào)和輸出B選通I/O口，C聯(lián)絡(luò)信號(hào)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(shí)器方式00定時(shí)器方式0001101100=無操作00=無操作01=停頓計(jì)數(shù)10=計(jì)滿后停頓11=開場計(jì)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(jì)數(shù)器滿回0或定時(shí)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(gè)發(fā)光二級(jí)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(gè)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(dòng)電路LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，顯示出需要的數(shù)字，因此LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。在這個(gè)設(shè)計(jì)中我采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的方法。PA口PA口......AD口AD口81558155PB口8個(gè)三極管 PB口8個(gè)三極管PC口PC口連接方式及原理：本設(shè)計(jì)是采用動(dòng)態(tài)顯示接口原理實(shí)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(gè)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(jìn)展運(yùn)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(hào)、PB口位選信號(hào)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(dòng)態(tài)顯示初始化10H→動(dòng)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(shí)1ms延時(shí)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，$DJNZR4,DEL1RETTAB:DB0C0H0F9H0A4H0B0H鍵盤接口電路連接方式及工作原理：我設(shè)計(jì)的是4只按鍵的獨(dú)立式鍵盤，該鍵盤是由芯片8155的PC口擴(kuò)展出來的。每只按鍵連接一個(gè)I/O線，每個(gè)按鍵相互獨(dú)立。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，它對應(yīng)的I/O線的電平變成低電平，產(chǎn)生的按鍵信號(hào)送給CPU存儲(chǔ)計(jì)算，通過邏輯運(yùn)算，通過8155芯片PA、PB口送至LED顯示按鍵信息。芯片8155的信息參照前面的介紹。鍵盤電路圖如下：KEY3KEY0KEY1KEY2KEY3KEY0KEY1KEY2鍵盤電路程序及流程圖KEY〔1〕流程圖如下：KEY有按鍵閉合嗎有按鍵閉合嗎延時(shí)調(diào)用子程序 N延時(shí)調(diào)用子程序二次調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)20ms Y二次調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)20ms有按鍵閉合嗎有按鍵閉合嗎NY判別閉鍵號(hào)有按鍵釋放嗎有按鍵釋放嗎N鍵號(hào)送累加器AY鍵號(hào)送累加器A返回返回RETKEY0:MOVR7，#08HRETKEY0:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#00HDONE0:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE0AJMPLOOPKEY1:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#01HDONE1:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE1AJMPLOOPKEY2:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#02HDONE2:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE2AJMPLOOPKEY3:MOVR7，#08HMOVR0，#60HMOVA，#03HDONE3:MOV@R0，AINCR0DJNZR7,DONE3AJMPLOOPMOVDPTR，#0200HMOVA，#03HMOVX@DPTR，AINCDPTRINCDPTRINCDPTRMOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJZLOOPLCALLDELMOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJZLOOPLOOP2：MOVXA，@DPTRCPLAANLA，#0FHJNZLOOPAJMPLOOP3LOOP1：MOV30H，AAJMPLOOP2LOOP3：MOVA，30HJBACC.0，KEY0JBACC.1，KEY1JBACC.2，KEY2JBACC.3，KEY3LOOP：RETDEL：MOVR6，#0FHDJNZR6，$DJNZR4，DEL4.鍵盤實(shí)現(xiàn)的功能：按下KEY0鍵：LED屏幕全部顯示“0〞按下KEY1鍵