矩阵键盘控制接口电路设计
东北石油大学课程设计
课程硬件课程设计
题目矩阵键盘控制接口电路设计
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2011年07月10 日
东北石油大学课程设计任务书
课程硬件课程设计
题目矩阵键盘控制接口设计
专业姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
一、主要内容：
利用EL教学实验箱、微机和QuartusⅡ软件系统，设计并实现一个4×8键盘接口控制器。设计过程中使用层次设计方法和VHDL语言，完成硬件设计和功能仿真。最后下载到EL教学实验箱中予以实现。
二、基本要求：
1.按照层次设计方法实现键盘接口控制器中的时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键码存储电路和显示八段数码管电路。
2.按下某一键时，在数码管上显示该键对应的键值。
三、参考文献：
[1] 李国洪，胡辉.可编程器件与EDA技术与实践[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2] 潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2002.
[3] 王行，李衍.EDA技术入门与提高[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.
[4] 徐惠民，安德宁.数字逻辑设计与VHDL描述[M].北京：机械工业出版社，2008.
完成期限：18-19周
指导教师：
专业负责人：
2011年06 月28 日
目录
第1章EDA的概述 (1)
第2章QUARTUS II系统 (3)
第3章矩阵键盘控制接口电路 (4)
3.1 概述 (4)
3.2 底层实体电路 (6)
3.3 顶层实体电路 (9)
3.4 仿真结果 (16)
3.5 硬件验证结果 (17)
结论 (20)
参考文献 (21)
第1章EDA的概述
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。电子设计自动化（EDA）技术是电子设计技术和先进的电子制造技术的核心[1]。
20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展[2]。
EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度[3]。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC 版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
随着计算技术和数字技术的发展，在现代电子设备中，单纯用模拟电路实现的已经很少见，通常只在微弱信号放大、高频数据采集和大功率输出等局部电路采用模拟电路，其余部分广泛采用数字电路。因此，对大多数电子设备而言，其整体部分是数字系统[4]。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
1.几个有关EDA的专题网站
(1) EDA中心https://www.360docs.net/doc/936958531.html,
(2) EDA中国门户网站https://www.360docs.net/doc/936958531.html,
(3) 中国EDA工程网https://www.360docs.net/doc/936958531.html,
(4) EDA爱好者https://www.360docs.net/doc/936958531.html,
(5) EDA教学与研究https://www.360docs.net/doc/936958531.html,
2.设计方法
(1) 前端设计(系统建模RTL 级描述)后端设计(FPGAASIC)系统建模
(2) IP 复用
(3) 前端设计
(4) 系统描述：建立系统的数学模型。
(5) 功能描述：描述系统的行为或各子模块之间的数据流图。
(6) 逻辑设计：将系统功能结构化，通常以文本、原理图、逻辑图、布尔表达式来表示设计结果。
(7) 仿真：包括功能仿真和时序仿真，主要验证系统功能的正确性及时序特性。
3.EDA工具软件
EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。
目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计软件辅助类和可编程芯片辅助设计软件：Protel、PSPICE、multiSIM7(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、、LSIIogic、MicroSim，ISE，modelsim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
EDA工具软件厂商三巨头：Synopsys、Mentor Graphics、Cadence。
第2章QUARTUS II系统
Quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、V erilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程[5]。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA 工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。
Maxplus II 作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对Maxplus II 的更新支持，Quartus II 与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。Altera在Quartus II 中包含了许多诸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了Maxplus II 友好的图形界面及简便的使用方法[6]。
Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。
Altera的Quartus II可编程逻辑软件属于第四代PLD开发平台。该平台支持一个工作组环境下的设计要求，其中包括支持基于Internet的协作设计。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。改进了软件的LogicLock模块设计功能，增添了FastFit编译选项，推进了网络编辑性能，而且提升了调试能力。
第3章矩阵键盘控制接口电路
3.1 概述
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的FPGA的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。
实验仪器中4×8矩阵键盘的电路原理图如图3-1所示：
图3-1 4×8矩阵键盘的电路原理图
表3-1 键盘参数表
SEL2~SEL0 KIN3~KIN0 对应的按键键盘译
码输出
按键功能
000 1110 0 00000 数字0 1101 6 00100 数字6 1011 LAST 10100 功能键0111 CTRL 11000 功能键
001 1110 1 00001 数字1 1101 7 00111 数字7 1011 STEP 10101 功能键0111 EMPTY1 11010 扩展1
010 1110 2 00010 数字2 1101 REG 10010 功能键1011 C 01100 字母C 0111 EMPTY2 11011 扩展2
011 1110 3 00011 数字3 1101 EXEC 10011 功能键1011 D 01101 字母D 0111 EMPTY3 11100 扩展3
100 1110 MEM 10000 功能键1101 8 01000 数字8 1011 E 01110 字母E 0111 EMPTY4 11101 扩展4
101 1110 ESC 10001 功能键1101 9 01001 数字9 1011 F 01111 字母F 0111 SHIFT 11001 功能键
110 1110 4 00100 数字4 1101 A 01010 字母A 1011 NEXT 10110 功能键0111 NONE 11110 无定义
111 1110 5 00101 数字5 1101 B 01011 字母B 1011 ENTER 10111 功能键0111 NONE 11110 无定义
扫描信号为BCOM[8..1]，在BCOM[8..1]前已接有一个3-8译码器，3-8译码器
的输入为SEL0~SEL3。当3-8译码器的输入为“000”时，即BCOM1为‘0’，其他位为‘1’，我们按下第一排第一键，此时KIN0输出‘0’，KIN1~KIN3输出全为‘1’，按下第二排第二键时，KIN1输出‘0’，其他输出‘1’；当3-8译码器输入为001时，即BCOM2为‘0’，我们按下第一排第二键，此时KIN0输出‘0’，KIN1~KIN3输出全为‘1’，同理其他键依此类推。
键盘上的每个按键就是一个开关，当某键被按下时，该按键的接点会呈现‘0’状态，反之为‘1’。扫描信号为SEL[2..0]进入3-8译码器，再从译码器输出到键盘，所以第一次只能扫描一排，依此周而复始。按键位置与数码的关系如表3-1所示。
若从KIN[3..0]输出的皆为‘1’时，表示没有按键按下，代表该列没有按键被按下，则不进行按键编码的操作，反之，如果有被按下时，则应将KIN[3..0]读出的值送到译码电路进行编码。
设置扫描信号为SEL2~SEL0，列线按键输入信号KIN3~KIN0与按键位置的 关系如表3-1所示。
3.2 底层实体电路
弹跳消除电路
因为按键大多是机械式开关结构，在开关切换的瞬间会在接触点出现来回弹跳的现象，对于激活关闭一般电器并不会有何影响，但对于灵敏度较高的电路，却有可能产生误动作而出错。
弹跳现象产生的原因可从图3-2说明。虽然只是按下按键一次然后放掉，然而实际产生的按键信号却不只跳动一次，经过取样的检查后将会造成误判，以为按键两次。
如果调整抽样频率，可以发现弹跳现象获得了改善，如图3-3所示。
因此必须加上弹跳消除电路，避免误操作信号的发生。注意，弹跳消除电路所使
用脉冲信号的频率必须比其它电路使用的脉冲信号的频率更高；通常将扫描电路或LED 显示电路的工作频率定在24H Z 左右，两者的工作频率是通常的4倍或更高。
图3-2 弹跳现象产生错误的抽样结果
按键信号 抽样信号 抽样结果
图3-3 调整抽样频率后得到的抽样结果
该元件为一个通用的全功能的消抖动元件，内含有自由计数器模块、消抖动模块和微分模块。各引脚说明如下：
Key 为按键输入信号，高电平有效，有抖动毛刺； clr 是清零信号，低电平有效； clk 是同步时钟信号，选择20MHZ ； dly_out 是消抖动输出； diff_out 是消抖动微分输出。
LIBRARY IEEE; --消除
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY de bouncing IS
PORT(clk,key:IN STD_LOGIC; clr:IN STD_LOGIC;
dly_out,dif_out:OUT STD_LOGIC); END de bouncing;
ARCHITEC TUR E a OF de bouncing IS SIGNAL sample,dly,diff:STD_LOGIC; BEGIN
free_counter:block --计数器模块
SIGNAL QQ:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); SIGNAL d0:STD_LOGIC; BEGIN
PROCESS(clr,clk) BEGIN
if clr='0'then d0<='0';
按键信号 抽样信号 抽样结果
QQ<=(OTHERS=>'0'); elsif clk'event and clk='1'then
d0<=QQ(4);
QQ<=QQ+1;
end if;
end process;
sample<=not(QQ(4) and (not d0));
end block free_counter;
de bunce:block --消抖动模块
signal d0,d1,s,r:std_logic;
be gin
process(clk,clr)
begin
if clr='0' then
dly<='0';
elsif rising_e dge(clk) then
if sample='1' then
d1<=d0;
d0<=key;
s<=d0 and d1;
r<=not d0 and not d1;
if s<='0' and r<='0' then
dly<=dly;
e lsi
f s<='0' and r<='1' then
dly<='0';
e lsi
f s<='1' and r<='0' then
dly<='1';
e lse dly<='0';
end if;
end if;
end if;
end process;
dly_out<=dly;
end block de bunce;
differential:block --微分模块
signal d1,d0:std_logic;
be gin
process(clk,clr)
begin
if clr='0'then
d0<='0';d1<='0';
elsif rising_e dge(clk)the n
d1<=d0;d0<=dly;
end if;
diff<=d0 and not d1;
end process;
dif_out<=diff;
end block differential;
END a;
弹跳消除电路生成元件：
图3-4 弹跳消除电路生成元件
3.3 顶层实体电路
1、时钟产生电路
当一个系统中使用不同操作频率的脉冲波形时，最方便的方法就是利用一个自由计数器来产生各种频率。本电路中就使用三种不同频率的工作脉冲波形。它
们分别是：系统时钟（它是系统内部所有时钟的提供者，频率最高）、弹跳消除取样信号、键盘扫描信号和七段显示器扫描信号。在很多的电路设计中，键盘扫描信号和七段显示器扫描信号可以使用相同的时钟信号，本设计也采用此方法。
该模块中的扫描信号就是取了计数器中的3个值，使用语句：
SELTMP<=Q(7 DOWNTO 5);
此处SELTMP要预先定义为3bit的宽度。
2、键盘扫描电路
扫描电路的作用是用来提供键盘扫描信号的电路，扫描信号的变化的顺序依次为000-001-010-011-100-101-110-111……依次的周而复始。扫描时依序分别扫描八列按键，当扫描信号为000时，扫描0这一列按键……每扫描一列按键，就检查一次是否有按键按下，如果这排有按键按下，就马上停止扫描，立即进行按键编码动作，存储键码，如果没有按键按下，则继续扫描下一列。
用语句SELTMP<=Q(7 DOWNTO 5);
SELOUT<=SELTMP;
即可实现键盘扫描。
3、键盘译码电路
上述键盘中的按键可分为数字键和功能键。
数字键主要用来输入数字，但键盘所产生的输出KIN3~KIN0无法拿来直接使用；另外不同的数字按键也担负不同的功能，因此必须由键盘译码电路来规划第个按键的输出形式，以便执行相应的动作。
译码电路负责的工作有：
a)判别是否有键按下。
b)将被按下键编码成对应的ZOUT[7..0]8位二进制编码，即用十进制数来
显示按键值：KEY_CODE<=ZOUT;
c)把KEY_CODE送到内部下一级电路，即按键码的寄存器_选择器模块。
4、按键码存储电路
因为每次扫描会产生新的按键数据，可能会覆盖前面的数据，所以需要一个按键存储电路，将整个键盘扫描完毕后记录下来。
5、显示电路
该模块把DB[3..0]的值译成8位的数码管所对应的0、1、2、3、4、5、6、7、
8、9，使数码管正常显示按键值。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity keys_test is
port(clk20,clr:in std_logic;
selout:out std_logic_vector(2 downto 0);
notselout_0:out std_logic;
key:in std_logic_vector(3 downto 0);
segout:out std_logic_vector(7 downto 0)); end keys_test;
architecture a of keys_test is
component debouncing --键盘扫描模块
port(key:in std_logic;
clk,clr:in std_logic;
dly_out:out std_logic);
end component;
signal clk,clk1,clk2,clk4:std_logic;
signal seltmp:std_logic_vector(2 downto 0); signal key_code:std_logic_vector(7 downto 0); signal c:std_logic_vector(3 downto 0);
signal db,key_in:std_logic_vector(3 downto 0); signal seg:std_logic_vector(7 downto 0); begin
segout(7 downto 0)<=seg;
selout<=seltmp;
notselout_0<=not seltmp(0);
key_in<=not key;
fenpin:block
signal m:integer range 0 to 10#5#;
begin
process(clk20)
begin
if clk20'event and clk20='1'then
if m=10#5# then m<=0;
else m<=m+1;
end if;
end if;
end process;
process(m)
begin
if m=10#5# then clk4<='1';
else clk4<='0';
end if;
end process;
end block fenpin;
counter:block --时钟产生电路
signal q:std_logic_vector(10 downto 0);
begin
process(clk4,clr)
begin
if clr='0' then q<=(others=>'0');
elsif clk4'event and clk4='1' then q<=q+1;
end if;
end process;
clk<=q(0);
clk1<=q(2);
clk2<=q(4);
seltmp<=q(7 downto 5); --扫描信号取计数器3个值end block counter;
debounuing:block --例化语句
begin
u1:debouncing port map(key=>key_in(0), dly_out=>c(0),clr=>clr,clk=>clk);
u2:debouncing port map(key=>key_in(1), dly_out=>c(1),clr=>clr,clk=>clk);
u3:debouncing port map(key=>key_in(2), dly_out=>c(2),clr=>clr,clk=>clk);
u4:debouncing port map(key=>key_in(3), dly_out=>c(3),clr=>clr,clk=>clk); end block debounuing;
key_decoder:block --键盘译码电路
signal z:std_logic_vector(6 downto 0);
signal zout:std_logic_vector(7 downto 0);
begin
z<=(not c)&seltmp;
key_code<=zout; --用十进制数显示
process(clk1,clr)
begin
if clr='0' then
zout<=(others=>'0');
elsif clk1'event and clk1='1' then
case z is
WHEN"1110000"=>ZOUT<="00000000"; WHEN"1110001"=>ZOUT<="00000001"; WHEN"1110010"=>ZOUT<="00000010"; WHEN"1110011"=>ZOUT<="00000011"; WHEN"1110100"=>ZOUT<="00010000"; WHEN"1110101"=>ZOUT<="00010001"; WHEN"1110110"=>ZOUT<="00000100"; WHEN"1110111"=>ZOUT<="00000101"; WHEN"1101000"=>ZOUT<="00000110"; WHEN"1101001"=>ZOUT<="00000111";
WHEN"1101010"=>ZOUT<="00010010"; WHEN"1101011"=>ZOUT<="00010011"; WHEN"1101100"=>ZOUT<="00001000"; WHEN"1101101"=>ZOUT<="00001001"; WHEN"1101110"=>ZOUT<="00001010"; WHEN"1101111"=>ZOUT<="00001011"; WHEN"1011000"=>ZOUT<="00010100"; WHEN"1011001"=>ZOUT<="00010101"; WHEN"1011010"=>ZOUT<="00001100"; WHEN"1011011"=>ZOUT<="00001101"; WHEN"1011100"=>ZOUT<="00001110"; WHEN"1011101"=>ZOUT<="00001111"; WHEN"1011110"=>ZOUT<="00010110"; WHEN"1011111"=>ZOUT<="00010111"; WHEN"0111000"=>ZOUT<="00011000"; WHEN"0111001"=>ZOUT<="00011010"; WHEN"0111010"=>ZOUT<="00011011"; WHEN"0111011"=>ZOUT<="00011100"; WHEN"0111100"=>ZOUT<="00011101"; WHEN"0111101"=>ZOUT<="00011001"; WHEN"0111110"=>ZOUT<="00011110"; WHEN"0111111"=>ZOUT<="00011111";
WHEN OTHERS=>ZOUT<="11111111";
end case;
END IF;
END PROCESS;
END BLOCK key_decoder;
REG_MULTIPLEXER:BLOCK --按键码的存储模块
SIGNAL KEY_CODE1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN
PROCESS(CLK2,clr)
begin
if clr='0' then
KEY_CODE1<=(others=>'0');
ELSIF(CLK2'EVENT AND CLK2='1')THEN
if(key_code="11111111") then
KEY_CODE1<=KEY_CODE1;
ELSE KEY_CODE1<=KEY_CODE;
end if;
END if;
END PROCESS;
DB<=KEY_CODE1(3 DOWNTO 0)WHEN(SELTMP(0)='0')ELSE KEY_CODE1(7 DOWNTO 4)WHEN(SELTMP(0)='1')ELSE "0000";
End Block REG_MULTIPLEXER;
seven_segment:block --显示模块
begin
seg<="00111111" when db="0000" else
"00000110" when db="0001" else
"01011011" when db="0010" else
"01001111" when db="0011" else
"01100110" when db="0100" else
"01101101" when db="0101" else
"01111101" when db="0110" else
"00000111" when db="0111" else
"01111111" when db="1000" else
"01101111" when db="1001" else
"01110111" when db="1010" else
"01111100" when db="1011" else
"00111001" when db="1100" else
"01011110" when db="1101" else
"01111001" when db="1110" else
"01110001" when db="1111" else
"00000000";
end block seven_segment;
end a;
顶层实体电路生成元件：
图3-5 顶层实体电路生成元件
3.4 仿真结果
在软件平台的录入设计中，应当先录入底层debouncing.vhd设计文本，并把它设为当前的工程项目，经编译、仿真，得到仿真波形图后，退出debouncing.vhd文本；再录入顶层文本key_test.vhd,并把它设为当前的工程项目，经编译、仿真，得到仿真波形图。
弹跳消除电路设计实体仿真波形如图3-6和3-7所示：
图3-6 弹跳消除电路设计实体原始波形图
图3-7 弹跳消除电路设计实体仿真波形图
顶层设计实体仿真波形如图3-8和3-9所示：
图3-8 顶层设计实体原始波形图
图3-9 顶层设计实体仿真波形图
3.5 硬件验证结果
将实验箱与微机和电源分别连接好。首先检测试验箱是否可以使用，经检测无误后，开通电源。根据引脚的锁定情况，将CLK20时钟接20MHZ时钟输入，KEY[3..0]分别接实验仪器的键盘输出KIN[3..0]，SELOUT[2..0]分别接实验仪器的扫描输入SEL[2..0]，SEGOUT[7..0]分别接7段显示器输入DP~A，如图3-10所示。即把芯片与5行×6列薄膜轻触按键键盘、数码管及脉冲源正确连接起来。对引脚配置编译后，可将设计好的程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-4芯片中，如图
矩阵键盘设计实验报告
南京林业大学 实验报告 基于AT89C51 单片机4x4矩阵键盘接口电路设计 课程机电一体化设计基础 院系机械电子工程学院 班级 学号 姓名
指导老师杨雨图 2013年9月26日
一、实验目的 1、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩 阵键盘的应用方法。 2、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计 和贴士排错能力。 3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。 5、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 二、实验要求 通过实训，学生应达到以下几方面的要求： 素质要求 1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。 2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立 工作能力。 能力要求 1.模拟电路的理论知识 2.脉冲与数字电路的理念知识 3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力 4.能熟练的编写8951单片机汇编程序 5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真 三、实验工具 1、软件：Proteus软件、keil51。 2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板 四、实验内容
1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格 元器件的作用。 2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序 3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 4、运用仿真软件对电路进行仿真。 五．实验基本步骤 1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。 2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。 3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状 态和按键开关的对应关系。 4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。 5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。 6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。 7、检查验证结果。 六、实验具体内容 使用单片机的P1口与矩阵式键盘连接时，可以将P1口低4位的4条端口线定义为行线，P1口高4位的4条端口线定义为列线，形成4*4键盘，可以配置16个按键，将单片机P2口与七段数码管连接，当按下矩阵键盘任意键时，数码管显示该键所在的键号。 1、电路图
4X4扫描式矩阵键盘课程设计
4X4扫描式矩阵键盘课程设计 课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓名：DUKE 班级：电子1008班 学号：10086 成绩： 日期：2014年1月6日
摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
目录 第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 1.2 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：方案论证--------------------------------------------------------------- 第三章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------ 3.1 单片机控制系统原理----------------------------------------------------- 3.2 原理图绘制说明---------------------------------------------------------- 3.3 画出流程图---------------------------------------------------------------- 3.4 原理图绘制--------------------------------------------------------------- 第四章：系统程序的设计------------------------------------------------------ 4.1 程序的编写步骤----------------------------------------------------------- 4.2 编写的源程序-------------------------------------------------------------- 第五章：调试及性能分析------------------------------------------------------ 第六章：心得体会--------------------------------------------------------------- 参考文献----------------------------------------------------------------------------
监控矩阵键盘说明书
.. 主控键盘 （SYSTEM KEYBOARD） 使用说明书 （中文版第二版）
Copyright 2009-2012. All Rights Reserved. 注意事项： 1.安装场所 远离高温的热源和环境，避免直接照射。 为确保本机的正常散热，应避开通风不良的场所。 为了防止电击和失火，请勿将本机放置于易燃、易爆的场所。 小心轻放本机避免强烈碰撞、振动等，避免安装在会剧烈震动的场所。避免在过冷、过热的场所间相互搬动本机，以免机器部产生结露，影响机器的使用寿命。 2.避免电击和失火 切记勿用湿手触摸电源开关和本机。 勿将液体溅落在本机上，以免造成机器部短路或失火。 勿将其它设备直接放置于本机上部。 安装过程中进行接线或改线时，都应将电源断开，预防触电。 重要提示： 为了避免损坏，请勿自动拆开机壳，必须委托有资格有专业维修人员在指定的维修单位进行维修。 清洁装置时,请勿使用强力清洗剂,当有灰尘时用干布擦拭装置。 不得在电源电压过高和过低的场合下使用该本机。 务请通读本使用说明书，以便您掌握如正确使用本机。当您读本说明书后，请把它妥善保存好，以备日后参考。如果需要维修，请在当地与经本公司授权的维修站联系。 环境防护： 本机符合电磁辐射标准，对人体无电磁辐射伤害。 申明：
产品的发行和销售由原始购买者在可协议条款下使用； 未经允，任单位和个人不得将该产品全部或部分复制、再生或翻译成其它机器可读形式的电子媒介； 本手册若有任修改恕不另行通知； 因软件版本升级而造成的与本手册不符，以软件为准。 目录 设备概述 (3) 第一部分控制矩阵切换系统 (4) 1.1键盘通电 (4) 1.2键盘操作加锁 (4) 1.3键盘操作解锁 (4) 1.4键盘密码设置 (4) 1.5选择监视器 (5) 1.6选择摄像机 (5) 1.7控制解码器 (5) 1.8控制智能高速球 (6) 1.9操作辅助功能 (7) 1.10系统自由切换 (8) 1.11系统程序切换 (9) 1.12系统同步切换 (10) 1.13系统群组切换 (10) 1.14报警联动 (10) 1.15防区警点 (11) 1.16警点状态 (11) 1.17声音开关 (11) 第二部分控制数字录像机、画面处理器 (11) 2.1进入数字录像机、画面处理器模式 (11) 2.2退出数字录像机、画面处理器模式 (11) 2.3选择数字录像机、画面处理器 (11) 2.4控制数字录像机、画面处理器 (12) 第三部分设置连接 (12) 3.1键盘工作模式 (12)
扫描式矩阵键盘课程设计
扫描式矩阵键盘课程设 计 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
4X4扫描式矩阵键盘课程设计课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓名： DUKE 班级：电子1008班 学号： 10086 成绩： 日期： 2014年1月6日 摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号
转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 目录 第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 1.2 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：方案论证--------------------------------------------------------------- 第三章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------ 3.1 单片机控制系统原理----------------------------------------------------- 3.2 原理图绘制说明---------------------------------------------------------- 3.3 画出流程图---------------------------------------------------------------- 3.4 原理图绘制---------------------------------------------------------------
矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式
9.3.1 矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式 来源：《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》M16华东师范大学电子系马潮 当键盘中按键数量较多时，为了减少对I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，也称为行列键盘，这是一种常见的连接方式。矩阵式键盘接口见图9-7 所示，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU 通过检测行或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。 图9-7 为一个 4 x 3 的行列结构，可以构成12 个键的键盘。如果使用 4 x 4 的行列结构，就能组成一个16 键的键盘。很明显，在按键数量多的场合，矩阵键盘与独立式按键键盘相比可以节省很多的I/O 口线。 矩阵键盘不仅在连接上比单独式按键复杂，它的按键识别方法也比单独式按键复杂。在矩阵键盘的软件接口程序中，常使用的按键识别方法有行扫描法和线反转法。这两种方法的基本思路是采用循环查循的方法，反复查询按键的状态，因此会大量占用MCU 的时间，所以较好的方式也是采用状态机的方法来设计，尽量减少键盘查询过程对MCU 的占用时间。 下面以图9-7 为例，介绍采用行扫描法对矩阵键盘进行判别的思路。图9-7 中，PD0、PD1、PD2 为3 根列线，作为键盘的输入口（工作于输入方式）。PD3、PD4、PD5、PD6 为4根行线，工作于输出方式，由MCU（扫描）控制其输出的电平值。行扫描法也称为逐行扫描查询法，其按键识别的过程如下。 √将全部行线PD3－PD6 置低电平输出，然后读PD0－PD2 三根输入列线中有无低电平出现。只要有低电平出现，则说明有键按下（实际编程时，还要考虑按键的消抖）。如读到的都是高电平，则表示无键按下。 √在确认有键按下后，需要进入确定具体哪一个键闭合的过程。其思路是：依
单片机实验报告——矩阵键盘数码管显示
单片机实验报告 信息处理实验 实验二矩阵键盘 专业：电气工程及其自动化 指导老师：高哲 组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇 学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日
矩阵键盘 一、实验内容 1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。按其它键没有结果。 二、实验目的 1、学习独立式按键的查询识别方法。 2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。 3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。 4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。 5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 三、实验原理 1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。 2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。 3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然
后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。 行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。第一章硬件部分 (5) 第一节AT89C51 (5) 第二节4*4矩阵式键盘 (8) 第三节LED数码管 (11) 第四节硬件电路连接 (13) 第二章软件部分 (15) 第一节所用软件简介 (15) 第二节程序流程图 (18) 第三节程序 (20) 第三章仿真结果 (23) 心得体会 (26) 参考文献 (27)
第一章硬件部分 第一节AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51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。引脚如图所示 AT89C5 图1 AT89C51管脚 图 AT89C51其具有以下特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 接口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
实验四 键盘扫描及显示设计实验报告
实验四键盘扫描及显示设计实验报告 一、实验要求 1. 复习行列矩阵式键盘的工作原理及编程方法。 2. 复习七段数码管的显示原理。 3. 复习单片机控制数码管显示的方法。 二、实验设备 1.PC 机一台 2.TD-NMC+教学实验系统 三、实验目的 1. 进一步熟悉单片机仿真实验软件 Keil C51 调试硬件的方法。 2. 了解行列矩阵式键盘扫描与数码管显示的基本原理。 3. 熟悉获取行列矩阵式键盘按键值的算法。 4. 掌握数码管显示的编码方法。 5. 掌握数码管动态显示的编程方法。 四、实验内容 根据TD-NMC+实验平台的单元电路，构建一个硬件系统，并编写实验程序实现如下功能： 1.扫描键盘输入，并将扫描结果送数码管显示。 2.键盘采用 4×4 键盘，每个数码管显示值可为 0～F 共 16 个数。 实验具体内容如下： 将键盘进行编号，记作 0～F，当按下其中一个按键时，将该按键对应的编号在一个数码 管上显示出来，当再按下一个按键时，便将这个按键的编号在下一个数码管上显示出来，数 码管上可以显示最近 4 次按下的按键编号。 五、实验单元电路及连线 矩阵键盘及数码管显示单元
图1 键盘及数码管单元电路 实验连线 图2实验连线图 六、实验说明 1. 由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5～10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。 键抖动会引起一次按键被误读多次。为了确保 CPU 对键的一次闭合仅做一次处理，必须去除键抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；在键释放稳定后，再作处理。按
三维矩阵键盘操作手册
矩阵控制键盘操作说明 键盘概述 控制器是智能电视监控系统中的控制键盘，也是个监控系统中人机对话的主要设备。可作为主控键盘，也可作为分控键盘使用。对整个监控系统中的每个单机进行控制。 键盘功能 １．中文/英文液晶屏显示 ２．比例操纵杆（二维、三维可选）可全方位控制云台，三维比例操纵杆可控制摄像机的变倍 ３．摄像机可控制光圈开光、聚集远近、变倍大小 ４．室外云台的防护罩可除尘和除霜 ５．控制矩阵的切换、序切、群组切换、菜单操作等 ６．控制高速球的各种功能，如预置点参数、巡视组、看守卫设置、菜单操作等 ７．对报警设备进行布/撤防及报警联动控制 ８．控制各种协议的云台、解码器、辅助开头设置、自动扫描、 自动面扫及角度设定 ９．在菜单中设置各项功能 10．键盘锁定可避免各种误操作，安全性高 11．内置蜂鸣器桌面上直接听到声音，可判断操作是否有效 技术参数 １．控制模式主控、分控 ２．可接入分控数16个 ３．可接入报警模块数239个 ４．最大报警器地址1024个 ５．最大可控制摄像机数量1024个 ６．最大可控制监视器数量 64个 ７．最大可控制解码器数量 1024个 ８．电源 AC/DC9V（最低500mA的电源） ９．功率 5W 10．通讯协议Matri、PEL-D、PEL-P、VinPD 11．通讯波特率1200 Bit/S,2400 Bit/S,4800 Bit/S ,9600Bit/S， Start bit1,Data bit8,Stop bit1
接线盒的脚定义 控制线连接图 键盘按键说明 lris Focus Far 聚焦远 Focus Near 聚焦近 Zoom Tele 变倍大 Zoom Wide 变倍小 DVR 设备操作 DVR 功能键 Shift 用户登入 Login 退出键 Exit 报警记录查询 List 进入键盘主菜单 MENU 启动功能 F1/ON 关闭功能 F2/OFF 液晶显示区
矩阵键盘简易计算器要点
《微处理器系统与接口技术》课程实践报告 计算器 班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 日期： 2014.7.5 ******电子与信息工程学院
目录 1、设计题目:计算器 (3) 2、设计目的 (3) 3、计算器总体设计框图 (3) 4、计算器详细设计过程 (4) 4.1输入模块 (4) 4.2键盘输入电路 (5) 4.3主程序模块 (6) 5、分析与调试 (6) 7、运行结果 (8) 8、结束语 (8) 8、参考文献 (8) 9、源程序附录 (9) 9.1主程序 (9) 9.2延时函数delay (12) 9.3显示函数display (12) 9.4键盘扫描函数 (14) 9.5预定义函数 (15)
1、设计题目:计算器 2、设计目的 此次课程实践题目是基于单片机简单计数器的设计，本此设计使用的是Intel公司MCS-51系列的8051AH单片机。设计的计算器可以实现2位小数的加、减、乘、除运算以及整数的乘方运算，其中用4*4矩阵键盘来输入待参与运算的数据和运算符；八位数码管动态显示输入待参与运算的数据以及运算后产生的结果，每个硬件模块的调用过程中涉及到了函数入口及出口参数说明，函数调用关系描述等。 3、计算器总体设计框图 计算器以MCS-51系列的8051AH单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的I/O功能和计算速度，构成整个计算器。通过矩阵键盘输入运算数据和符号，送入单片机进行数据处理。经单片机运算后控制LED数码管的输出。整体框图如图1所示： 图3 整体框图 本系统硬件主要由矩阵键盘、独立键盘I/O输入输出、数码管显示等主要部分组成。各模块的主要功能如下： (1)矩阵键盘将十六进制编码的数字送到单片机。 (2) 单片机扫描键盘信号并接收，对输入的键盘信号进行处理 (3) LED以动态扫描的方式移位显示每次输入的数据和最后的运算结果。实践设计的具体流程图如下图2所示：
矩阵键盘操作说明
矩阵键盘操作说明 一、系统复位 1按数字键0后，按MON键 2输入99后，按NEXT键 二、键盘视频选择 首先是监视器选择然后是摄像机选择 1、按键盘上的CLEAR键，清除键盘数字输入ENTER区中的数字显示 2、输入所选择的监视器号，该数字在键盘数字输入ENTER区中显示 3、按MON键，该监视器号在键盘监视器MONITOR区中显示 4、同时系统主机将返回该监视器对应的图像号，在键盘的摄像机CAMERA区中显示。 5、输入选择的摄像机号，该数字在键盘数字输入ENTER区中显示 6、按CAM键 7、系统主机将返回该图像号，在键盘的摄像机CAMERA区中显示则选择的图像再选择的 监视器上显示 三、图像区域切换 在指定的监视器上运行一个指定区域的图像切换，该功能可以在任何一个监视上浏览切换所有的图像操作步骤如下： 1、按键盘上CLERA键，清除数字输入ENTER区中的数字显示 2、输入所选择的监视器号，该数字在键盘数字输入ENTER区中显示 3、按MON键，该监视器号在键盘监视器MONITOR区中显示 4、输入区域切换中的开始图像号 5、按ON键，确认开始区域的开始图像 6、输入区域切换中的结束图像号 7按OFF键确定区域切换的结束图像 完成后则该监视器开始区域切换依次按照设定的图像号进行切换如要添加一个图像到切换序列中则： 1和设置区域切换的步骤一样重复1-3步，选择一个监视器，该监视必须已存在一个切换队列 2、输入所希望添加的摄像机图像好，该摄像机图像号必须在系统的最大允许摄像机图像号的范围内 3、按组合键ENTER-ON,ENTER键必须在前面，确定添加的图像。 如要在切换队列中删除一个图像： 1、和设置区域切换的步骤一样重复1-3步，选择一个监视器，该监视必须已存在一个切换队列 2输入所希望添加的摄像机图像好，该摄像机图像号必须在这个序列切换范围内。 3、按组合键ENTER-OFF,ENTER必须在前面，确认删除图像。 四、报警设置 单布防 针对需要布防的防区一个一个的布防，防区布防后，根据监视器与防区触点权限表，自动将该防区分配到与之对应的监视器上。一旦报警，则与之相关的报警监视器就可以对这个报警防区进行响应。具体操作如下1、输入防区号 2、按组合键ARM-ON,ARM键必须先按，对该报警防区进行确认。 全布防。撤防即按ARM-OFF键 1、输入数字键0
verilog hdl 矩阵键盘实验报告要点
EDA实验报告 学院：物信学院 专业：电信一班 小组成员：杨义，王祺，陈鹏，秦成晖
指导老师：漆为民 目录 实验题目 (3) 实验目的 (3) 实验原理 (3) 实验内容 (5) 实验程序 (5) 实验步骤 (10) 实验结果 (10) 实验体会 (10)
附录 (11) 一．实验题目： 矩阵键盘显示电路设计 二．实验目的： 1.了解普通4×4键盘扫描的原理。 2.进一步加深七段码管显示过程的理解。 3.了解对输入/输出端口的定义方法。 三．实验原理： 软键盘的工作方式： 通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关，并且用如图所示的简单电路，微处理器可以容易地检测到闭合。当开关打开时，通过处理器的I/O 口的一个上拉电阻提供逻辑1；当开关闭合时，处理器的/IO 口的输入将被拉低得到逻辑0。可遗憾的是，开关并不完善，因为当它们被按下或者被释放时，并不能够产生一个明确的1 或者0。尽管触点可能看起
来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。当触点闭合时，其弹起就像一个球。弹起效果将产生如图10-2 所示的好几个脉冲。弹起的持续 时间通常将维持在5ms～30ms 之间。如果需要多个键，则可以将每个开关连接到微处理器上它自己的输入端口。然而，当开关的数目增加时，这种方法将很快使用完所有的输入端口。 键盘上阵列这些开关最有效的方法（当需要5 个以上的键时）就形成了一个如图10-3 所示的二维矩阵。当行和列的数目 一样多时，也就是方型的矩阵，将产生一个最优化的布列方式（I/O 端被连接的时候）。一个瞬时接触开关（按钮）放 置在每一行与线一列的交叉点。矩阵所需的键的数目显然根据应用程序而不同。每一行由一个输出端口的一位驱动，而每一列由一个电阻器上拉且供给输入端口一位。
单片机课程设计4X4矩阵键盘显示要点
长沙学院 《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目液晶显示4*4矩阵键盘按键号 程序设计 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 电气1班 姓名龙程 学号2011024109 指导教师刘辉、谢明华、王新辉、马凌 云 起止日期2014.5.19—2014.5.30
长沙学院课程设计鉴定表
《单片机技术及应用》课程设计任务书系(部)：电子与电气工程系专业：11级电子一班指导教师：谢明华、刘辉
目录 前言 (5) 一、课程设计目的 (6) 二、设计内容及原理 (6) 2.1 单片机控制系统原理 (6) 2.2阵键盘识别显示系统概述 (6) 2.3键盘电路 (7) 2.4 12864显示器 (8) 2.5整体电路图 (9) 2.6仿真结果 (9) 三、实验心得与体会 (10) 四、实验程序 (10) 参考文献 (18)
前言 单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器 应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。 是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。而第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，是RCA公司乔治·海尔曼带领的小组开发的。 LED点阵屏通过LED(发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。 交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键， 键盘是合理的。
微机原理课题设计实验报告材料之矩阵式键盘数字密码锁
微机系统与应用课程设计报告 班级： 学号： 姓名： 实验地点：E楼Ⅱ区311 实验时间：2013.3.4-3.9
矩阵式键盘数字密码锁设计 一 . 实验目的 1.掌握微机系统总线与各芯片管脚连接方法，提高接口扩展硬件电路的连 接能力。 2.初步掌握键盘扫描，密码修改和计时报警程序的编写方法。 3.掌握通过矩阵式键盘扫描实现密码锁功能的设计思路和实现方法。二．实验内容 矩阵式键盘数字密码锁设计，根据设定好的密码，采用4x4矩阵键盘实现密码的输入功能。当密码输入正确之后，锁就打开（绿灯亮），10秒之后，锁自动关闭（红灯亮）；如果连续输入三次密码不正确，就锁定按键5秒钟，同时发出报警(黄灯闪)，5秒后，解除按键锁定，恢复密码输入。 数字密码锁操作键盘参考上面设定，也可以自行设计键盘。用户初始密码为“123456”，系统加电运行后，密码锁初始状态为常闭（红灯亮），用户可以选择开锁或修改密码： 如果选择开锁就按“Open”键，系统提示输入密码，输入用户密码+“#”键后，如果密码正确，就打开锁（绿灯亮），系统等待10秒，然后重新关闭密码锁，若密码错，提示重新输入，连续三次错误，提示警告词同时报警（黄灯闪），锁定键盘5秒，然后重新进入初始状态； 如果选择修改密码就按”Modify Secret”键，系统提示输入旧密码，输入旧密码+“#”键后，如果正确，系统提示输入新密码，输入新密码+“#”后，新密码起效，重新进入初始状态；如果旧密码错，不能修改密码，密码锁直接进入初始状态。 三．实验基本任务 1）具有开锁、修改用户密码等基本的密码锁功能。 2）对于超过3次密码密码错误，锁定键盘5秒，系统报警。5秒后解除锁定。 4）通过LCD字符液晶和LED指示灯（红，绿，黄）实时显示相关信息。 5）用户密码为6位数字，显示采用“*”号表示。 6）码锁键盘设计合理，功能完善，方便用户使用。 本次实验还做了附加的任务
键盘操作说明
用户手册 1 版权 Copyright ? 2010， GE Security ， Inc. 版权所有 未经 GE Security 事先书面同意，除非美国版权法特别许可，否则不得全部或部分拷贝本文件或对其进行复制。 文件编号/修订本：0226-2010LPT （2010年 2 月） 免责声明 若该文件中所包含的信息有任何更改，恕不另行通知。GE Security 公司不对所出现不准确或疏漏承担任何责任；尤其要声明的是，对于因直接或间接使用或应用本文件内容而导致的个人或其它方面的损失或风险，我们也不会承担任何责任。最新的文件请联系您的本地供应商或访问 https://www.360docs.net/doc/936958531.html, 。 本发行版本中包含屏幕捕获示例和日常操作中使用的报告。可能内含虚构的个人和公司名的示例。任何名称（姓名）和地址如与企业或个人的名称（姓名）和地址雷同，纯属巧合。 商标和专利 GE 和 GE 标志是通用电气公司的注册商标。SCR-M409为GE 安防产品型号。 本文件中使用的其它商标名为相应产品制造商或厂商的商标或注册商标。 预定用途 按照产品原本的设计用途来使用；请参阅产品数据表和用户文档。最新的文件请联系您的本地供应商或访问 https://www.360docs.net/doc/936958531.html, 。
目录 第一章产品介绍———————————————————————————————3 第二章安装说明———————————————————————————————3 第三章操作必读———————————————————————————————6 第四章矩阵控制操作指南———————————————————————————8 第五章云台控制操作指南———————————————————————————16 说明： 本用户手册适用于GE 公司的SCR-M409矩阵控制键盘。本手册包括产品概述、详细说 明以及连接和安装方式。如果您有疑问或关心的问题，此文件也提供如何与技术支持 部门取得联系的信息。 若要有效使用该文档，您至少应具备以下资质条件：CCTV 系 统和元件的基础知识；电气配线和低压电气连接的基础知识。在安装或操作此产品之前，请完全阅读这些说明及所有附属文件。 注意：合格的服务人员应遵守所有适用的规程，以执行所需的硬件安装工作。
FPGA矩阵键盘课程设计
FPGA课程设计报告 项目名称基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计 专业班级通信1 学生姓名张 指导教师 2016年7 月10 日
摘要 本课程设计提出了基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计，主要是在软件Quartus II 9.0这个环境中，以硬件描述语言Verilog进行编写程序,从而完成矩阵键盘的相关设计。主要由矩阵式键盘电路、显示电路等组成，实现过程是通过行扫描输入随机信号，列扫描判断哪一个键被按下，并最后由数码管显示该按键。此次课程设计完成了4*4矩阵键盘控制LED数码管显示系统的设计，该设计具有灵活性强，易于操作，可靠性高，广泛应用于各种场合的特点，是进行按键操作管理的有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身的要求，并能正确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源换利用率的意义。 关键词：数码管；矩阵键盘；按键；显示电路
Abstract This course is designed based on FPGA is proposed 4 * 4 matrix keyboard design, mainly in the Quartus II software 9.0 this environment, with the Verilog hardware description language program, so as to complete the related design of matrix keyboard. Main matrix keyboard circuit, display circuit and so on, complete the 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, the design has strong flexibility, easy operation, high reliability, widely used in various occasions. Into 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, design flexibility is strong, easy to operate, high reliability, widely used in various occasions. Matrix keyboard control system, can improve efficiency, and is an effective method to manage the keystrokes, it can improve the system accuracy, and is conducive to resource saving and reduce the requirement of the operator itself, and correctly, real-time and efficient to show the key information, in order to improve the work efficiency and the utilization ratio of resources in meaning. Keywords: Digital tube; Matrix keyboard; The key; Disply circuit
单片机 矩阵键盘实验 实验报告
实验五矩阵键盘实验 一、实验内容 1、编写程序，做到在键盘上每按一个数字键(0－F)用发光二极管将该代码显示出来。按其它键退出。 2、加法设计计算器，实验板上有12个按键，编写程序，实现一位整数加法运算功能。可定义“A”键为“+”键，“B”键为“=”键。 二、实验目的 1、学习独立式按键的查询识别方法。 2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。 三、实验说明 1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。 2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。 3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。 行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。 四、接线方法 键盘连接成4×4的矩阵形式，占用单片机P1口的8根线，行信号是P1.0-1.3,列信号是P1.4-1.7。
课程设计报告矩阵键盘控制
北华航天工业学院 《EDA技术综合设计》 课程设计报告 报告题目：矩阵键盘控制接口设计作者所在系部：电子工程系 作者所在专业：电子信息工程 作者所在班级： 作者姓名： 作者学号：0 指导教师姓名： 完成时间：2009-12-18
内容摘要 本课程设计所用实验器材主要有计算机和北京精仪达盛科技有限公司的EL教学实验箱。经编译、仿真，检查无误并且符合设计要求后，正确的将脉冲源、FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片、5行×6列薄膜轻触按键键盘、数码管按设计要求连接好。将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中，则可观察到预期的实验效果，即当按下某一键时，在数码管上显示该键对应的键值。 本课程设计需设计键盘接口消抖动元件（底层文本）和矩阵键盘接口电路（顶层文本）。在顶层文本中包含扫描信号发生模块、按键消抖动模块、按键译码模块、寄存器-选择器模块和数码管的译码模块。 关键词：VHDL语言 EDA技术按键消抖动电路键盘扫描电路键值译码电路按键码存储电路显示键值电路
目录 一概述 (5) 二方案设计与论证 (5) 三单元电路设计 (6) １．键盘接口消抖动元件 (6) ２．时钟产生电路 (6) ３．键盘扫描电路 (7) ４．键盘译码电路 (7) ５．寄存器_选择器模块电路 (7) ６．译码模块电路 (7) 四器件编程与下载 (8) 五性能测试与分析 (16) 六实验设备 (16) 七心得体会 (16) 八参考文献 (17)
课程设计任务书
一、概述 本课程设计的基本原理是在时钟信号的控制下，使数码管上显示所按下的键值，并 且能够保持直到下一个按键被按下。首先，构思一个8×4的矩阵键盘控制顶层电路的 模块划分图兼端口及内部信号定义图，再用VHDL语言编辑文本程序，需先录入底层文 件（键盘接口消抖动元件DEBOUNCING的描述）再录入键盘接口电路主程序，保存编译 并检查程序是否有语法错误，再仿真观察波形是否符合所预期的设计要求，当一切都满 足要求后，即可将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中。正确的将 脉冲源、FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片、5行×6列薄膜轻触按键键盘、数码管按设 计要求连接好。再将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中，则可观 察到预期的实验效果，即当按下某一键时，在数码管上显示该键对应的键值。如：当按 下5时，数码管显示05。 二、方案设计与论证 把该矩阵键盘控制器分为两部分进行设计，先设计键盘接口消抖动电路，再设计键盘接口电路的主程序。 在主程序中包含时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键码存储电路、显示电路模块并且分别进行分析来实现所需的功能。 实验仪器中4×8矩阵键盘的电路原理图如图所示 图1. 4×8矩阵键盘的电路原理图