51单片机键盘数码管显示(带程序)

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作

业

学院：物理与电子信息工程学院

课题：

【利用8255和51单片机实现数码管显示按键数值的程序】要求：

【4*4矩阵键盘，按0到15，数码管上分别显示0~9，A~F】

芯片资料：

8255：

8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。

8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。

8255特性：

1.一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口。

2.具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口，分别为PA口、PB口和PC 口。它们又可分为两组12位的I/O口：A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3)。A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O三种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.

引脚说明

RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；CS=1时，8255无法与CPU做数据传输。RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0且RD=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即CS=0且WR=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。

D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。

PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。

PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。

A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。

当A1=0, A0=0时,PA口被选择；

当A1=0, A0=1时,PB口被选择；

当A1=1, A0=0时,PC口被选择；

当A1=1. A0=1时,控制寄存器被选择。

74ls373芯片资料:

74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D 触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片.本

文将介绍74ls373的工作原理,引脚图(管脚图),内结构图、主要参数及在单片机系统中的典型应用电路.

L——低电平；

H——高电平；

X——不定态；

Q0——建立稳态前Q的电平；

G——输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中OE——使能端，接地。

当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；

当G为下降沿时，将输入数据锁存。

E G 功能

0 0 直通Qi = Di

0 1 保持（Qi保持不变）

1 X 输出高阻

774ls373在单片机系统中的应用电路图:

当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0~Q7 状态与输入端D1~D7状态相同；当C发生负的跳变时，输入端D0~D7 数据锁入Q0~Q7。51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。在MCS-51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如上图所示。其中输入端1D~8D接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G 端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。

1D~8D为8个输入端。

1Q~8Q为8个输出端。

G是数据锁存控制端；当G=1时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。

OE为输出允许端；当OE=“0”时，三态门打开；当OE=“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。

(1).1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态);

(2).当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态.

锁存端LE 由高变低时，输出端8 位信息被锁存，直到LE 端再次有效。当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。

74LS138：

无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。

80C51单片机引脚图及引脚功能介绍：

单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈ 电源:

⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；

⑵ VSS - 接地端；

⒉ 时钟:

XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊ 控制线:控制线共有4根，

⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。

⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。

② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

⑷ EA/Vp p:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。

P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。拿到一块单片机，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。

1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。

2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。

3、复位管脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。

4、 EA管脚：EA管脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。

【实验电路图】

【单片机源程序】

#include //51单片机头文件

#include //该可使用其中定义的宏来访问绝对地址

#include

#define uchar unsigned char //宏的定义变量类型uchar 代替unsigned char

#define uint unsigned int //宏的定义变量类型uint 代替unsigned int

#define PA8255 XBYTE[0x4000] // 8255的A口地址

#define PB8255 XBYTE[0x4001] // 8255的B口地址

#define PC8255 XBYTE[0x4002] // 8255的C口地址

#define PD8255 XBYTE[0x4003] // 8255的控制口地址

uchar temp,key; //定义变量temp，key为按键键值，无实际意义

void delay(uint z) //延迟程序

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void ini_8255() //初始化8255函数

{

PD8255 = 0x81;

}

void display() //显示函数，不可删除，删除出现连闪情况

{

PB8255 = 0xff; // PB8255全部置1，数码管清0

PA8255 = 0x00; // PA8255全部置0，对数码管进行位选，选中六个数码管delay(100); //延迟

}

void keyscan(void) //按键扫描程序，让数码管显示按键数值

{

PC8255 = 0xef; //PC8255选中JL1列，JL1置0，其他置1

if(temp != 0xef)

{

delay(10); //延迟防抖

temp = PC8255;

switch(temp)

{

case 0xee: key = 0x0f; PB8255 = 0x8e; //第15按键键值，数码管显示‘F’

break;

case 0xed: key = 0x0b; PB8255 = 0x83; //第11按键键值，数码管显示‘B’

break;

case 0xeb: key = 0x07; PB8255 = 0xf8; //第7按键键值，数码管显示‘7’

break;

case 0xe7: key = 0x03; PB8255 = 0xb0; //第3按键键值，数码管显示‘3’

break;

}

while(temp != PC8255);

}

PC8255 = 0xdf;

if(temp != 0xdf) //PC8255选中JL2列，JL2置0，其他置1

{

delay(10);

temp = PC8255;

switch(temp)

{

case 0xde: key = 0x0e; PB8255 = 0x86; //第14按键键值，数码管显示‘E’break;

case 0xdd: key = 0x0a; PB8255 = 0x88; //第10按键键值，数码管显示‘A’break;

case 0xdb: key = 0x06; PB8255 = 0x82; //第6按键键值，数码管显示‘6’break;

case 0xd7: key = 0x02; PB8255 = 0xa4; //第2按键键值，数码管显示‘2’break;

}

while(temp != PC8255);

}

PC8255 = 0xbf; //PC8255选中JL3列，JL3置0，其他置1

if(temp != 0xbf)

{

delay(10);

temp = PC8255;

switch(temp)

{

case 0xbe: key = 0x0c; PB8255 = 0xa1; //第13按键键值,数码管显示‘C’

break;

case 0xbd: key = 0x09; PB8255 = 0x90; //第9按键键值，数码管显示‘9’

break;

case 0xbb: key = 0x05; PB8255 = 0x92; //第5按键键值，数码管显示‘5’

break;

case 0xb7: key = 0x01; PB8255 = 0xf9; //第1按键键值，数码管显示‘1’

break;

}

while(temp != PC8255);

}

PC8255 = 0x7f; //PC8255选中JL4列，JL4置0，其他置1

if(temp != 0x7f)

{

delay(10);

temp = PC8255;

switch(temp)

{

case 0x7e: key = 0x0b; PB8255 = 0xc6; //第12按键键值，数码管显示‘B’

break;

case 0x7d: key = 0x08; PB8255 = 0x80; //第8按键键值，数码管显示‘8’break;

case 0x7b: key = 0x04; PB8255 = 0x99; //第4按键键值，数码管显示‘4’break;

case 0x77: key = 0x00; PB8255 = 0xc0; //第0按键键值，数码管显示‘0’break;

}

while(temp != PC8255);

}

}

void main() //主函数

{

ini_8255(); //8255初始化子函数

while(1) //不断循环扫描矩阵键盘

{

temp != PC8255;

keyscan();

}

}

【实验结果】

【心得体会】

通过这次实验，我对51单片机有了深刻理解，对书本上理论知识的运用，发现要学好和认识一种芯片，最快的就是去运用它，哪怕是做简单的仿真。一直以来以为对51单片机算是有一定的基础，不过真正去做一样东西的话，还是有难度的。在学习的路上，我们应该多问，多实践，自己不懂，但身边肯定有懂的人存在，只有这样才能不断的进步。

【实验总结】

通过这次实验，我也来总结下实践中的几个问题和看法：

这次实验老师给的是.DSN文件，所以必须用Protues软件打开。从而间接的了解和学习到基本Protues仿真，和Multisim仿真做了下对比发现:Protues仿真优势在于MCU芯片的仿真，也就是可编程仿真，而Multisim仿真主要是数字芯片的仿真。

这次实验开始以为74ls373和74ls138对源程序有一定的要求，结果实际操作，只要处理好8255A各个端口的问题就好了。

这次实验开始一直纠结JH、JL和PC8255端口的关系，哪个为高位，哪个低位，行列的顺序是倒着排列的，因此，学到不管如何，使JH1和JL1为低电平时，就选中这个按键，至于实际显示什么可以在程序中注释，不必要纠结怎么排序。

这次实验中，子函数void display（），不能放在主函数中，实践说明，如果放到主函数中，会使数码管上的按键值连续闪烁，而不是保持电平不变。

通过这次实验也学会，以后要在程序后面加上注释，方便自己以后进行修改，和完全理解掌握该程序，从而理解硬件上程序的运行。

通过这次实验也学会，交流会使人进步，只有更好的沟通交流和利用网络资源，我们的学习才能取得更大的进步。