第三章——独立按键及矩阵键盘控制LED灯
第三章——独立按键及矩阵键盘控制LED灯(2).讲述
1. 键扫描 键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键
按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程序。 独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘 描通常有两种实现方法：逐行扫描法和线反转法。 (1) 逐行扫描法。依次从第一至最末行线上发
出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下
的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如 果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。
8个共阴极的数码管，动态显示0-7
ORG 0000H MOV R0,#00H ;给R0赋值0 MOV DPTR,#TAB ; 把TAB 表的首地址给 DPTR MOV R4,#0FEH; ；给R4赋值0FE MOV A,R4; ；A为0FE 也就是1111 1110 PUSH ACC; ；将A入栈 DLO:MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR; ；查TAB表 MOV P0,A ; 把查的值给数码管的8个段 POP ACC; 将之前的A出栈 MOV P1,A; 将A的值给P1 也就是给P1 1111 1110 是那个为0的管亮 LCALL QF; 调用取反子程序 PUSH ACC; 将A入栈 INC R0; R0值加1 LCALL DELAY ; 调用延时程序 CJNE R0,#08H,DLO; 判断是否查完一便 表 没查完再跳到DLO MOV R4,#0FEH; 查完了重新给A赋值 MOV A,R4 PUSH ACC ; 再将A入栈 MOV R0,#00H; 给R0清0 SJMP DLO ;跳到DLO再显示 DELAY:MOV R1,#18 LP1:MOV R2,#200 LP2:MOV R3,#126 DJNZ R3,$ DJNZ R2,LP2 DJNZ R1,LP1 RET TAB:DB 3fH,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dh,07h QF: RL A ; 左移 RET END
独立按键控制led课程设计
独立按键控制led课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解独立按键的工作原理，掌握其电路连接方式。
2. 学生能掌握LED的基本特性，了解其在电路中的应用。
3. 学生能理解独立按键控制LED的原理，掌握相关编程方法。
技能目标：1. 学生能独立完成独立按键与LED的电路连接，并进行功能测试。
2. 学生能编写简单的程序，实现独立按键控制LED的亮灭、闪烁等功能。
3. 学生能运用所学知识解决实际问题，具备一定的创新意识和动手能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生在团队合作中，学会沟通、协作，培养团队精神。
3. 学生在实践过程中，树立正确的价值观，认识到科技对生活的影响。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论教学，注重培养学生的动手能力、创新意识和实际应用能力。
学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的物理知识和动手能力，对电子技术有一定的好奇心和兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与实践，鼓励学生创新思维，提高解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成良好的综合素质。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍独立按键的原理、功能及其在电路中的应用。
- 讲解LED的基本结构、特性以及在电路中的作用。
- 分析独立按键控制LED的电路原理及编程方法。
2. 实践操作：- 指导学生进行独立按键与LED的电路连接，确保正确无误。
- 帮助学生编写程序，实现独立按键控制LED的亮灭、闪烁等功能。
- 引导学生进行功能测试，分析并解决可能出现的故障。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍独立按键和LED的基本概念、原理及应用。
- 第二课时：讲解独立按键控制LED的电路原理及编程方法。
- 第三课时：指导学生进行电路连接和程序编写，实现功能。
- 第四课时：进行功能测试，总结问题，提高实践能力。
独立按键控制LED灯
项目五独立按键控制LED灯1.掌握独立按键消抖原理2.掌握独立按键接口电路设计3.掌握独立按键控制LED灯的程序编写1.设计独立按键控制LED的硬件电路2.编写程序分别实现按下按键1和按键2，LED灯闪烁方式不同3.下载程序到单片机中，运行程序观察结果并进行软硬件的联合调试键盘是常见的计算机输入设备，在单片机应用中，按键可以设置电子钟的时间；简易计算器中，按键可以输入数字；按键还可以实现单片机中两个不同功能程序切换。
本项目要求两个按键分别实现LDE灯的不同闪烁方式，按键1按下时，8个LED灯从右向左依次点亮，按键2按下时，8个LED灯从左向右依次点亮。
本项目只需2个按键实现LED灯闪烁方式控制，因此按键接口电路设计成独立按键。
独立按键即每个按键直接与单片机I/O端口连接，当按键按下和弹开时，单片机I/O端口呈现不同的电平。
独立按键接口电路可以设计成当按键按下时，单片机I/O端口为高电平或者低电平，读者可以根据自己的需求自行设计。
单片机应用中的独立按键多是机械弹性开关，在按键按下和弹开时，由于按键的机械特性，有抖动产生。
消除抖动有硬件方式和软件方式，软件方式就是编程读取I/O端口电平时，产生一个5ms～10ms延时后，再次读取I/O端口电平，以确认按键是否按下或弹开。
1.独立按键与矩阵按键键盘是实现人机交互的重要计算机输入设备,其中按键按照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；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。
按键按照接口原理可分为编码键盘和非编码键盘，编码键盘是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘由软件来实现按键的识别。
非编码键盘按连接方式可分为独立按键和矩阵按键。
独立按键特点是每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单，适合所需按键较少的场合。
矩阵按键特点是电路连接复杂，软件编程较复杂，但I/O口利用率高，适合需要大量按键的场合。
按键控制LED灯
(2) 共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极， 使用时公共阳极接高电平，每个发光二极管的阴极通过电阻与输 入端相连。如图 5-3(c)所示。当笔画（字段）接低电平时被点亮。
2、模拟开关灯
参考程序如下： ORG 0000H L1： JB P3.2，L2
转到L2 CLR P0.0
SJMP L1 L2： JB P3.3，L1
SETB P0.0
SJMP L1 END
；如果P3.2的状态为1（1号键未按），则跳 ；1号键按下，P0.0清0，输出低电平，LED
发光
；如果P3.3的状态为1（2号键未按），则跳 转到L1
；2号键按下，P0.0置1，输出高电平，LED 熄灭
按下1号键时，P3.2=0，程序从L1顺序执 行，P0.0被清0，输出低电平，LED发光， 1号键未按下，程序跳转到L2，检测2号 键，即P3.3的状态，如果P3.3的状态为1 （2号键未按），则跳转到L1，完成一个 循环；如果P3.3的状态为0（2号键被按 下），程序从L2顺序执行，P0.0置1，输 出高电平，LED熄灭。最后执行 SJMP L1，回到开始处继续执行。
分析该程序，我们发现，当按下P3口外接的按 键时，与之连接的引脚变成低电平，单片机执 行MOV A,P3指令时，该引脚的状态输入到A中。 在执行MOV P0,A时，输出到P0口，与之对应 的P0口引脚为低电平，点亮相应的LED灯。 P3.2、P3.3、P3.4、P3.5分别控制P0.2、P0.3、 P0.4、P0.5引脚连接的LED灯。
单片机实验报告
1.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。 2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
I01 = 1; //输出0
I11 = 1;
PH2 = 1; //PH2为1则B线圈为正向电流
I02 = 0; //以最大电流输出
I12 = 0;
delay(speed);
//B
PH1 = 1; //PH1为1则A线圈为正向电流
I01 = 0; //以最大电流输出
I11 = 0;
PH2 = 1; //PH2为1则B线圈为正向电流
I02 = 1; //输出0
I12 = 1;
delay(speed);
PH1 = 1; //PH1为1则A线圈为正向电流
I01 = 1;
I11 = 1;
PH2 = 0; //PH2为0则B线圈为反向电流
I02 = 0;
I12 = 0;
delay(speed);
}
void delay(int time)
uchar Key_Scan();
4-4矩阵键盘控制16个LED灯
一、任务说明本次的任务是利用51单片机设计一个4*4矩阵键盘输入系统，用16个发光二级管对应16个不同的按键。
每按下一个按键对应的发光二极管就亮。
矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为N*N个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
最常见的键盘布局如图1所示。
一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式，本设计就采用这个键盘模式。
图1 键盘布局利用单片机的并行口P1连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P1.0-P1.3各管脚作输入线，以单片机的P1.4-P1.7各管脚作输出线；利用P2、P3口控制灯1-灯16，。
用Proteus绘制其电路原理图（附录一）。
此任务用到了AT89C51芯片，还用到了晶体振荡器、按钮开关、发光二级管以及一些电阻。
这次任务中采用C语言编写程序，在编译过程中设置成自动产生HEX文件，将此文件导入AT89C51中，即可实现相应的功能。
二、原理图绘制说明电路原理图的设计与绘制是整个电路设计的基础，设计一个电路原理图的工作包括：设置电路图图纸的大小，规划电路图的总体布局，在图纸上放置元器件并对元器件进行调整，进行布线和整体布局，最后保存并打印输出等几个步骤。
安装完Proteus后，运行ISIS 7 Professional，在原理图编辑窗口绘制电路图，在该界面下还有预览窗口和元件列表区，在左侧的工具箱中还有模型选择工具栏，方向工具栏及仿真按钮等工具。
其具体的使用步骤如下：1.运行该软件后，新建一个设计文件，设置图纸大小。
选择界面如图2所示。
图2 选择图纸大小界面2.接下来开始查找任务中所用到的元器件，查找界面如图3所示。
图3 元器件查找界面3.将查找的元器件放置到界面中，并进行相应的引脚连线，本次是采用标注的方式进行引脚连接，标注符号相同的表示引脚相连接，具体操作是先将引脚引出一小段导线，右击导线选择放置网络标号，标注标号界面如图4所示。
4×4 键盘矩阵控制条形LED显示
目录1 课程设计概述 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计内容和要求 (1)1.3设计思路 (1)1.4系统设计 (1)1.5功能要求 (1)2 硬件开发平台 (2)3软件开发平台 (3)4硬件电路的设计 (4)4.1硬件电路的基本构成 (4)4.2硬件电路元器件 (4)4.3条形LED灯 (5)4.4硬件资源及其分配 (5)5程序设计 (7)5.1程序流程图： (7)5.2程序代码 (8)6.1运行结果描述 (10)6.2仿真结果图： (10)结论 (11)参考文献 (12)1 课程设计概述1.1设计目的1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过4×4 键盘矩阵控制条形LED显示系统的设计，掌握数码管的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力[1]。
1.2设计内容和要求内容：设计一个4×4 键盘矩阵控制条形LED显示。
要求：利用单片机的矩阵键盘，条形LED显示，第几个的按键对应的几个led 灯亮。
1.3 设计思路1.先熟悉实验原理，设计8×8LED点阵屏显示数字的工作过程，以及所需要的组件。
2.通过单片机的各个引脚的输出控制8×8LED点阵屏显示数字1.4系统设计通过编写程序，实现用中断系统对8×8LED点阵屏的控制，使其每延时一段时间，LED点阵的显示数字就会进行状态转换。
采用单片机内部的I/O口上的P0和P3口可来控制LED点阵。
1.5功能要求本设计能模拟基本的LED点阵显示系统，是用中断的方式定时控制LED点阵显示的内容变换。
定时/计数器工作方式寄存器，定时器采用T0定时器0工作于模式0 位数：13位计数范围：0-8192，每累计250次定时器中断才执行一次换数。
2 硬件开发平台3软件开发平台4硬件电路的设计4. 1硬件电路的基本构成4×4键盘矩阵控制条形LED显示系统，可用单片机的矩阵键盘的输入直接控制发光二极管LED灯的。
矩阵键盘控制与led显示
《单片机原理与应用》项目报告
项目编号：_四级项目1__________
项目列别：四级项目____________
项目名称：矩阵键盘控制与LED显示
班级：__________________________
学号：__________________________
姓名：__________________________
本人承诺：该项目确由本人完成，没有抄袭他人。
如不属实，本人接受该次项目为0分，没有异议。
承诺人：_____________
时间：_______________
分值：_____________
矩阵键盘控制与LED显示
【项目目的】
掌握矩阵键盘的扫描与识别控制
掌握七段数码管的显示控制
【项目内容】
当矩阵键盘中有键闭合时，将该键的键号在LED上显示出来。
六个LED能够同时按序显示4次按键信息，并且每次按键时，LED上的内容依次向左循环。
【硬件连线】
使51单片机的P2口与JP17相连，控制矩阵键盘，使用P0口连接JP18，控制LED的段选端；使用P1口连接JP19，控制LED的位选端。
【硬件原理图】
【控制原理分析】
【代码流程分析】
【项目代码】
【结论与收获】。
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矩阵式键盘的结构及原理 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上， 其结构如下图所示。 由图可知，一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键 的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘 要节省很多I/O口。 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过 上拉电阻接到＋5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键 按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线 电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线 、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的 电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来 作适当处理，才能确定闭合键的位置。
消抖
按键处理
返回
图3.4 键盘处理流程框图
1. 键扫描 键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键
按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程序。
独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘
描通常有两种实现方法：逐行扫描法和线反转法。
(1) 逐行扫描法。依次从第一至最末行线上发 出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下
a_bit equ 20h ;数码管个位数存放内存位 置 b_bit equ 21h ;数码管十位数存放内存位 置 temp equ 22h ;计数器数值存放内存位置 org 0 star: mov temp,#0 ;初始化计数器,从0 开始 stlop: acall display;调用显示子程序 inc temp;对计数器加1 mov a,temp cjne a,#100,next ;判断计数器是否满 100? mov temp,#0;满100就清零重新开始 next: ljmp stlop;不满就循环执行 ;显示子程序 display: mov a,temp ;将temp中的十六 进制数转换成10进制 mov b,#10 ;10进制/10=10进制 div ab mov b_bit,a ;十位在a mov a_bit,b ;个位在b mov dptr,#numtab ;指定查表启始地址 mov r0,#4
0-99的显示
Org 0 Ljmp main Org 0100h Main:MOV R0,#00H ;给R0赋值0 MOV DPTR, #TAB ; MOV R3, #0; ；给R3赋值0 M1:MOV R4, #0; ；给R4赋值0 GW:MOV R2, #10 YS:MOV A, R4; ；A为0 MOVC A, @A+DPTR MOV P0, A ;显示个位的数据 CLR P1.1 LCALL DL MOV P0,#0 SETB P1.1 MOV A, R3 MOVC A, @A+DPTR MOV P0, A ；显示十位的数据
的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如
果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。
设第2行第 4列键按下 +5V
89C51 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
0 1 1 0 1 0 1 1 0
行线输出 列线输入 0111 1011 1101 1110 1111 1110 1111 1111
类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单，。
按键按照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。前者造价低 ，后者寿命长。目前，微机系统中最常见 的是触点式开关按键。
一个完善的键盘控制程序应具备以下功能： （1）检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施， 消除键盘按键机械触点抖动的影响。 （2）有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键 ，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次 按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。 （3）准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令 要求。
第三章 电子时钟设计
键盘接口
键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种
数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常
是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处
于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。
通常，按键按照接口原理键盘有编码和非编码
两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码
和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求 信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件 电路复杂，常不被单片机采用。 非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和 矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 15 14 31 19 18
U1
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27
Q Q
&
+5V
&
图3.6 硬件去抖动电路
（2）软件消抖法：键按下的时间与操作者的按 键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动 时间与按键的机械特性有关，一般为5～10ms不等。 软件消抖法即是采用延时（一般延时10～20ms）的 方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合 或断开时才读出其状态。
dpl1: mov r1,#250 ; dplop: mov a,a_bit ;取个位数 MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段 代码 mov p0,a ;送出个位的7段代码 clr p1.7 ;开个位显示 acall d1ms ;显示162微秒 setb p1.7;关闭个位显示,防止鬼影 mov a,b_bit ;取十位数 MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段 代码 mov p0,a ;送出十位的7段代码 clr p1.6 ;开十位显示 acall d1ms ;显示162微秒 setb p1.6;关闭十位显示,防止鬼影 djnz r1,dplop ;循环执行250次 djnz r0,dpl1 ;循环执行 250X4=1000次 Ret ;2+2X80=162微秒,延时按12MHZ计 算 D1MS: MOV R7,#80 DJNZ R7,$ RET 共阴数码管的显示代码 numtab: DB 3fH, 06H, 05bH, 4fH, 66H, 6dH, 7dH,07H, 7fH, 6fH
1 de 5 dd 9 db D d7
2 be 6 bd A bb E b7
3 7e 7 7d B 7b F 77
键盘控制流程 单片机对矩阵 式键盘接口处理的 一般过程如图所示。
N
等待键释放
开始 键扫描 有键按下？ Y 消除抖动 键扫描 确有键按下？ Y 求键值 键释放？ Y N 求键码 等待释放 按键处理 N 键扫描
键按下
前沿 抖动
后沿 抖动
图3.5 键闭合及断开时的抖动
为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使 键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有 硬件消抖和软件延时两种。
（1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电 路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路 实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮 开关按下时Q端输出低电平，当开关松开时Q端恢复 高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动。
8个共阴极的数码管，动态显示0-7
ORG 0000H MOV R0,#00H ;给R0赋值0 MOV DPTR,#TAB ; 把TAB 表的首地址给 DPTR MOV R4,#0FEH; ；给R4赋值0FE MOV A,R4; ；A为0FE 也就是1111 1110 PUSH ACC; ；将A入栈 DLO:MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR; ；查TAB表 MOV P0,A ; 把查的值给数码管的8个段 POP ACC; 将之前的A出栈 MOV P1,A; 将A的值给P1 也就是给P1 1111 1110 是那个为0的管亮 LCALL QF; 调用取反子程序 PUSH ACC; 将A入栈 INC R0; R0值加1 LCALL DELAY ; 调用延时程序 CJNE R0,#08H,DLO; 判断是否查完一便 表 没查完再跳到DLO MOV R4,#0FEH; 查完了重新给A赋值 MOV A,R4 PUSH ACC ; 再将A入栈 MOV R0,#00H; 给R0清0 SJMP DLO ;跳到DLO再显示 DELAY:MOV R1,#18 LP1:MOV R2,#200 LP2:MOV R3,#126 DJNZ R3,$ DJNZ R2,LP2 DJNZ R1,LP1 RET TAB:DB 3fH,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dh,07h QF: RL A ; 左移 RET END
1 1
1 1
1 1
0 1 1 1
（2）线反转法。 线反转法也是识别闭合键的一种常用方法, 该 法比行扫描速度快, 但在硬件上要求行线与列线外 接上拉电阻。 先将行线作为输出线, 列线作为输入线, 行线 输出全“0”信号, 读入列线的值, 那么在闭合键所 在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信 号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必 为 0。这样,当一个键被按下时, 必定可读到一对 唯一的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键 所在的位置。
VCC GND RXD TXD ALE/P PSEN
40 20 10 11 30 29
C
D
E
K15
F
P17
P14
P15
P16
扫描法 和线反转法
+5V
89s52
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7