乘矩阵键盘输入数码管显示四位数
沈阳航空航天大学
综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计
班级 94020101 学号 2009040201023 学生姓名 XXXXXXXXX 指导教师常丽东
课程设计任务书
一、设计说明
步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。
设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。
用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。
二、技术指标
步进电机的工作频率为：<10kHz
三、设计要求
1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计；
2．对所设计的方案部分进行调试；
3．在选择器件时，应考虑成本。
4．设计测量调试电路。
四、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年
2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年
3.童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年
4..付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年
5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M]北京：人民邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
一、概述
本次毕设的题目是：三相步进电机控制电路的设计。本次毕设使用80C51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍,（3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有:启动/停止控制、方向控制；速度控制；用LED数码管显示工作方式。键盘输入工作频率。本次课程设计采用80C51单片机作为主控芯片，程序采用C语言来编写，驱动电路采用ULN2003A集成电路，显示采用7SEG-MPX4-CC,即四位共阴数码管，P0接段码，并用8 只1K欧左右电阻上拉。P2的4 位IO口接位选码。正转，数码管显示1。反转，数码管显示2.不转，数码管显示0.采用Proteus软件进行仿真。在Keil uVsuon3编程环境下编程和编译生成HEX文件，导入到80C51单片机，实现对各个模块的控制，实现我们所需要的功能。
本次课程是对毕业设计的基础设计，即实现4x4键盘输入，数码管显示输入数字的设计。
二、方案论证
1 步进电机驱动方案选择
方案1：使用功率三极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运行。这种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受干扰，信号不够稳定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联接时容易出错误。
方案2：使用专门的电机驱动芯片ULN2003A来驱动电机运行。驱动芯片的优点是便于电路的集成，且驱动电路简单，驱动信号很稳定，不易受外界环境的干扰，因而设计的三相步进电机控制系统性能更好。
通过对两种方案的比较，我选择方案2使用ULN2003A电机驱动芯片来作为驱动。
2 数码管显示方案选择
方案1：把所需要显示的数据通过专用的七段显示译码器（例如7448）的转换输出给LED显示屏。优点是输出比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的费用，电路也比较复杂。
方案2：通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接通过单片机接口来显示，其优点是简化了电路，但增加了软件编写的负担。
通过对两种方案进行比较，我选择通过软件编写来输出显示信号，即单片机直接和显示器相连。
3 控制状态的读取
方案1：把按键接到单片机的中断口，若有按键按下，单片机接收到中断信
号，再通过软件编写的中断程序来执行中断，优点是接线简单，简化了电路，但软件编写较为复杂，不易掌握。
方案2：不使用中断，直接把开关分别接在单片机的接口上，通过查询端口信号来动作。
通过对方案的比较，我选择通过中断来读取端口信号。
三、控制系统的工作原理
1 三相步进电机控制工作原理
(1)步进电机的工作原理
图1 步进电机三相接线图
如图1所示，U1、V1、W1接电源，分别有三个开关控制，U2、V2、W2分别接地。
如果给处于错齿状态的相通电，则转子在电磁力的作用下，将向磁导率最大（即最小磁阻位置）位置转动，即向趋于对齿的状态转动。
(2) 步进电机的工作方式
三相步进电机可以在三相单拍，三相双拍和三相六拍三种工作过方式下工作。在三相单三拍工作方式运行时，通电顺序为：A-B-C-A;三相双三拍工作方式运行时，通电顺序为：AB-BC-CA-AB;三相六拍工作方式运行时，通电顺序为：A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要输出相应的控制字进行控制。
(3)步进电机的转向控制
如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA。如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。其他方式情况类似。
(4)步进电机的启停控制
步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动
平滑 ,减小振动 ,
可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形
波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。
(5)步进电机的速度控制
脉冲的频率越高，电动机运转的速度越快，否则，速度就越慢。因而通过延时程序控制输出脉冲的频率，就可以实现对步进电机速度的控制。
2 控制系统的设计思路
此次我所设计的是一个三相步进电机控制系统，主要由单片机80C51，3相步进电机，7段数码管，及一些其他相关元件设计而成。可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模式。运转时，用7段数码管来显示工作状态。最后根据思路所设计出来的硬件图设计相适应的软件。
3 控制系统的整体框图
图2为系统总体设计整体框图，单片机80C51，ULN2003A驱动芯片，三相步进电机，7段LED数码管等一些电路模块组成。
图2 系统的整体框图
4 控制系统的硬件设计
设计一个单片机三相步进电机控制系统要求系统具有如下功能：
（1）用4x4键盘输入步进电机的工作频率及工作状态，如单三拍、双三拍、三相六拍。
（2）正转时数码管显示1，反转时数码管显示2，不转时数码管显示0；（3）用数码管显示工作状态。
四、电路设计
1.单片机最小系统
单片机最小系统由晶振、瓷片电容、电解电容、电阻、开关及电源组成。单片机最小系统复位电路的极性电容的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短；单片机最小系统晶振可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振；51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快，单片机最小系统起振电容一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好。
图3 单片机最小系统
2.4x4矩阵键盘电路
首先，对P1赋值使P1=0x11，然后令第一行即P17等于零，如果第一行有按键按下，则P0至P3的值会发生变化：如果第一个按键按下，则P10等于0；如果第二个按键按下，则P11等于0；如果第三个按键按下，则P12等于0；如果第四个按键按下，则P13等于0。按此规律，直至四行扫描完毕。
图4 矩阵键盘
3.数码管显示电路
四位7段数码管，位选端接P2口，段选端通过排阻连接到接P0口，扫描函数扫描，使数码管不断显示输入数据。
图5 数码管显示电路
五、软件设计
1主程序流程图
主函数进行键盘扫描，将按键值给显示函数，显示函数对按键值进行处理。
图6 主函数流程图
2显示函数流程图
图7 显示模块的程序框图
六、性能的测试
1、输入、显示一位数字
图8 显示一位数字2、输入、显示两位数字
图9 显示两位数字3、输入、显示三位数字
图10 显示三位数字4、输入、显示四位数字
图11 显示四位数字
七、结论
键盘输入0到9的任意数字，数码管显示；再次输入任意数字，前一位数字向前移位，作为十位数字，后输入数字，作为个位数字；按此规律，可以输入任意一位、两位、三位或四位数字。
八、性价比
本设计用简单的常用的器件以及易编写的软件程序实现了要求功能。51单片机价格便宜甚至实验室即可提供；共阴数码管相较液晶显示，不尽价格便宜，而且简单、易实现，4x4键盘既是简单的按键开关；电容、电阻等价格几乎不计，所有这些器件实验室都能提供，成本只有几十元。性价比偏高。
九、课设体会
经过一个月的努力和付出，完成了本次课程设计，通过本次课程设计提高了我的设计方案和分析问题的能力，加深了对理论知识的理解，做到了理论知识与实践的联系。学会了Proteus这个仿真软件的运用，积累进行课程设计的经验。
其次，通过本次课程设计，大大提高了自己的动手能力和设计能力，加深对Proteus软件功能的理解，学会用这个软件设计三相步进电机控制系统，将理论知识与实践相联系，为以后在学习和工作的发展打下一个良好的基础。然后，通过该课程设计，初步理解了利用计算机控制技术进行三相步进电机控制系统的
设计。
最后，我明白：知识不是孤立的，相互之间有联系的，我们要学会理解知识点以及学科之间的融合渗透。本次课程设计涉及到了计算机技术，自动控制技术，微机技术，数字电子技术等众多知识，因而我们需要把把各个学科之间的知识融合起来，形成一个整体。认识到Proteus这个软件的强大功能，为以后的学习和工作打下基础。
我相信未来是属于我们的，随着科学技术的发展，控制技术的应用将将越来越广泛，发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年
[2] 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. [M]北京：国防工业出版社，2005年
[3] 王东峰等主编.单片机C语言应用100例. [M]北京：电子工业出版社，2009年
[4] 胡耀辉等主编.单片机系统开发实例经典. [M]北京：冶金工业出版社，2006年
[5] 李鸿主编.单片机原理及应用. [M]湖南：湖南大学出版社，2005年
[6] 谭浩强主编.C语言程序设计. [M]北京：清华大学出版社，2005年
附录I 总电路图
图12 总电路图附录II 元器件清单
附录Ⅲ源程序
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit P17=P1^7;
sbit P16=P1^6;
sbit P15=P1^5;
sbit P14=P1^4;
uint count=0,num=0,k;
uchar
table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71};
//*****************延时子程序***************************
void delay(uint i)
{
uint j;
for(;i>0;i--)
for(j=0;j<125;j++);
}
//**************矩阵键盘扫描子程序***********************
uint keyscan()
{
uchar temp,keynum;
P1=0xff;
P17=0;//**************扫描第一行**********************
temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
delay(10);
temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:keynum=0;break;
case 0x0d:keynum=1;break;
case 0x0b:keynum=2;break;
case 0x07:keynum=3;break;
}
while(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0xff;
P16=0;//**************扫描第二行********************** temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
delay(10);
temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:keynum=4;break;
case 0x0d:keynum=5;break;
case 0x0b:keynum=6;break;
case 0x07:keynum=7;break;
}
while(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0xff;
P15=0;//**************扫描第三行********************** temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
delay(10);
temp=P1;
temp&=0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:keynum=8;break;
case 0x0d:keynum=9;break;
case 0x0b:keynum=10;break;
case 0x07:keynum=11;break;
}
while(temp!=0x0f)
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0xff;
P14=0;//**************扫描第四行**********************
4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数
综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计 学生姓名__________
指导教师_________ 课程设计任务书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：<10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1?谢自美?电子线路设计?实验?测试.[M]武汉：华中理工大学出版社，2000 年 2. 阎石. 数字电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 3. 童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M] 北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M] 北京：人民 邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
一、概述 本次毕设的题目是：三相步进电机控制电路的设计。本次毕设使用80C51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍， （3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有：启动/停止控制、方向控制；速度控制；用LED数码管显示工作方式。键盘输入工作频率。本次课程设计采用80C51单片机作为主控芯片，程序采用C语言来编写，驱动电路采用ULN2003A集成电路，显示采用 7SEG-MPX4-CC卩四位共阴数码管，P0接段码，并用8只1K欧左右电阻上拉。P2的4位10 口接位选码。正转，数码管显示1。反转，数码管显示2.不转，数码管显示0.采用Proteus软件进行仿真。在Keil uVsuon3编程环境下编程和编译生成HEX文件，导入到 80C51单片机，实现对各个模块的控制，实现我们所需要的功能。 本次课程是对毕业设计的基础设计，即实现4x4键盘输入，数码管显示输入数字的设计。 二、方案论证 1步进电机驱动方案选择 方案1 :使用功率三极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运行。这种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受 干扰，信号不够稳定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联接时容易出错误。 方案2:使用专门的电机驱动芯片ULN2003A来驱动电机运行。驱动芯片的优点是便于电路的集成，且驱动电路简单，驱动信号很稳定，不易受外界环境的干扰，因而设计的三相步进电机控制系统性能更好。 通过对两种方案的比较，我选择方案2使用ULN2003A S机驱动芯片来作为驱动。 2数码管显示方案选择 方案1：把所需要显示的数据通过专用的七段显示译码器（例如7448）的转换输出给LED显示屏。优点是输出比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的费用，电路也比较复杂。 方案2:通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接通过单片机接 口来显示，其优点是简化了电路，但增加了软件编写的负担。 通过对两种方案进行比较，我选择通过软件编写来输出显示信号，即单片机直接和显示器相连。 3控制状态的读取 方案1:把按键接到单片机的中断口，若有按键按下，单片机接收到中断信 号，再通过软件编写的中断程序来执行中断，优点是接线简单，简化了电路，但软件编写较为复杂，不易掌握。
矩阵键盘电路设计
课程设计 题目矩阵键盘电路设计教学院计算机学院 专业计算机应用技术班级 姓名 指导教师 2010 年01 月12 日
前言.................................................................... 第一章需求分析......................................................... 功能描述......................................................... 功能分析......................................................... 第二章系统的原理及分析................................................. 用到的知识点的介绍，知识点使用的总体思路 第三章详细设计......................................................... 硬件设计 系统结构图，元器件的选择等 软件设计 所设计的软件关键模块的程序流程 第四章测试............................................................ 运行结果分析等 第五章总结............................................................. 参考文献................................................................ 附录 关键程序代码........................................................
4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数
沈阳航空航天大学 综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计 班级 94020101 学号 2009040201023 学生姓名 XXXXXXXXX 指导教师常丽东
课程设计任务书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：<10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年 2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3.童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M]北京：人民邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
4×4矩阵式键盘的课程设计
“电子创新设计与实践”课程期中 课题设计报告 姓名：张思源，学：20102121026，年级：2010，专业：电信
报告内容 设计一个4*4矩阵键盘，并编写相关程序 摘要 1.4×4矩阵式键盘程序识别原理。 2.4×4矩阵式键盘按键的设计方法。 报告正文： 一、设计原理 （1）如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0－P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4－P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0－F”的序号。 （2）键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。 二、参考电路
图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图 图14.1 4×4键盘0-F显示
图14.3 4×4矩阵式键盘识别程序流程图 三、电路硬件说明 （1）在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0－P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1－M4，N1－N4端口上。 （2）在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0－P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a－h端口上；要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。 四、程序设计内容
（1）4×4矩阵键盘识别处理。 （2）每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。键盘的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么？还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 五、程序流程图(如图14.3所示) 六、汇编源程序 ;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;; COUNT EQU 30H ;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;; ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI
4×4矩阵键盘数码管显示 最简便易懂的键盘扫描方法
/////4×4矩阵键盘按键为1-16，按键显示0-9、a-f； ////////////////// #include
m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=0;show(key);break;} case 0xd0:{key=1;show(key);break;} case 0xb0:{key=2;show(key);break;} case 0x70:{key=3;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x0d: { P2=0xf0; m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=4;show(key);break;} case 0xd0:{key=5;show(key);break;} case 0xb0:{key=6;show(key);break;} case 0x70:{key=7;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x0b: { P2=0xf0; m=P2; switch (m) { case 0xe0:{key=8;show(key);break;} case 0xd0:{key=9;show(key);break;} case 0xb0:{key=10;show(key);break;} case 0x70:{key=11;show(key);break;} default:break; } break; } case 0x07: { P2=0xf0; m=P2; switch (m)
实验四 动态显示与矩阵键盘的编程和综合应用设计(学生版)
实验四综合应用设计——数码管动态显示与矩阵键盘的编程 一、实验目的： 1、掌握单片机I/O技术和程序设计等综合知识。 2、了解矩阵式键盘的内部结构和数码管显示的基本原理，掌握至少一种常用的按键识别方法。 3、熟练掌握数码管动态显示和矩阵键盘识别的综合应用。 二、实验内容： 设计一个矩阵键盘的识别和动态显示综合的系统，控制8个8段数码管动态扫描显示4*4矩阵键盘上按下的按键所对应的值。 三、实验要求： 给定一个4*4的矩阵键盘，16个按键对应显示0123456789ABCDE，第1次按下某按键在第一个8段数码管上显示对应的值，第2次在第二个数码管上显示，以此类推，第9次又在第一个数码管上显示，以此循环下去。其中ABCDE在数码管上无法表达，可以用其它代替，例如：B用8表示，D用0表示，E用H表示等。 四、实验设备及实验耗材： 计算机一台，W A VE6000软件模拟器，完成ISP下载的XLISP软件，XL1000单片机综合仿真实验仪一台（8个8段数码管，4*4矩阵键盘一个，89C51一片，9针对9针的串口线一条，USB电缆一条） 五、实验基本原理与方法： 查阅相关资料掌握矩阵式键盘的内部结构，8段数码管动态显示原理和常用的按键识别方法，建议使用按键识别方法中最常用的“行扫描法”编写程序。结合动态显示技术和矩阵键盘识别技术。 六、实验方案设计： 1、采用哪些I/O口完成通信，采用何种按键识别的方法，如何综合动态显示技术和矩 阵键盘识别技术。 2、说明该程序的功能。 3、硬件连接原理图。 七、实验步骤： 1.弄清实验内容和实验要求。 2.学习相关理论知识，提出实验方案，画出程序流程图。
4X4矩阵式键盘输入程序
4*4键盘程序readkeyboard: begin: acall key_on jnz delay ajmp readkeyboard delay:acall delay10ms acall key_on jnz key_num ajmp begin key_num:acall key_p anl a,#0FFh jz begin acall key_ccode push a key_off:acall key_on jnz key_off pop a ret key_on: mov a,#00h orl a,#0fh mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h cpl a ret key_p: mov r7,#0efh l_loop:mov a,r7 mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h mov r6,a cpl a jz next ajmp key_c next: mov a,r7 jnb acc.7,error rl a mov r7,a ajmp l_loop error:mov a,#00h ret key_c:mov r2,#00h mov r3,#00h mov a,r6
mov r5,#04h again1:jnb acc.0,out1 rr a inc r2 djnz r5, again1 out1: inc r2 mov a,r7 mov r5,#04h again2:jnb acc.4,out2 rr a inc r3 djnz r5,again2 out2: inc r3 mov a, r2 swap a add a,r3 ret key_ccode:push a swap a anl a,#0fh dec a rl a ;行号乘4 rl a mov r7,a pop a anl a,#0fh dec a add a,r7 ret delay10ms: anl tmod,#0f0h orl tmod,#01h mov th0,#0d8h mov tl0,#0f0h setb tr0 wait:jbc tf0,over ajmp wait clr tr0 over:ret 单片机键盘设计 （二）从电路或软件的角度应解决的问题 软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。（这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。）
LED数码管显示矩阵键盘按键的设计
任务九设计说明2 一、电路原理及仿真图： 二、程序设计： #include
case 128:key=key+0;}} void main(){ P0=display[16]; get(); P0=display[key]; } 程序完成两个功能，首先扫描键盘，检测是否有按键按下并计算键值。 然后如果有按键按下则驱动数码管显示相应键值，否则显示”-“符号。 三、设计说明 如电路原理图所示，图中矩阵键盘和P3端口连接，共阳极数码管的段选端和单片机的P0口连接，位选直接接到高电平，使得数码管始终处于选通状态。系统启动后，单片机逐行扫描键盘，当没有按键按下时，驱动数码管显示“-”符号，当检测到有按键按下时，单片机将相应键值对应的数码编码送至P0端口，驱动数码管以十六进制方式显示被按下的按键的键值。四、遇到的问题 首先遇到的问题是系统启动后数码管没有任何显示，仔细查看仿真现象后发现P0口始终为高阻状态，于是怀疑是数码管极性错误。再检查数码管型号后发现果然使用了共阴极数码管，于是换成共阳极数码管后终于有了显示。其次是希望键值从键盘的左下角起始，即左下角键值为0。但由于对键盘的扫描方向理解的不是很透彻，导致调试了很多次，键值排列顺序都不尽人意。不过最终还是达到了设计要求。
单片机4x4矩阵式键盘的设计与仿真
课程设计报告 （单片机原理和应用） 题目名称 4x4矩阵式键盘 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 4x4矩阵式键盘的设计与仿真
1、设计原理： 矩阵式键盘工作原理 矩阵式键盘使用于按键数量较多的场合，它由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行、列线分别列接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。无键按下时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平一样为高电平。这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。一个4x4的行列可以构成一个16按键的键盘。 本次以扫描法来识别按键。在扫描法中分两步处理按键，首先是判断有无键按下，让所有的列线置高电平，检查各行线电平是否有变化，如行线有一个为高，则有键按下。当判断有键按下时，使列线依次变低，其余各列为高电平，读行线，进而判断出具体哪个键被按下。 下表为7段共阴极段码表： 显示字符共阴极段码显示字符共阴极段码 “0”3FH“8”7FH “1”06H“9”6FH “2”5BH“A”77H “3”4FH“b”7CH “4”66H“C”39H “5”6DH“d”5EH “6”7DH“E”79H “7”07H“F”71H “灭“00H 实验环境 Keil uVision3 proteus 7 功能设计描述 由4x4组成16个按钮矩阵式键盘 按键成功会在7段LED显示该按键的键号 主要知识点
Keil uVision3的使用及调试 proteus 7的使用及调试 键盘接口、LED 显示接口、模拟电路的相关知识2、实现及编程 电路原理图
程序内容 4x4行列式键盘识别 7段数码管输出 汇编源程序 LINE EQU 30H ROW EQU 31H VAL EQU 32H ORG 00H START: MOV DPTR,#TABLE ;段码表首地址 MOV P2,#00H ;数码管显示初始化LSCAN: MOV P3,#0F0H ;电平,行线置低电平 L1: JNB ,L2 ;逐行扫描 LCALL DELAY50ms ;调用延时，消除抖动 JNB ,L2 MOV LINE,#00H ;存行号 LJMP RSCAN
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。
4乘4矩阵键盘总结
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39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //************************************************************ // 扫描方法二： 06.8.15 添加 4X4矩阵键盘线翻转识别法函数 // 硬件连接 : // | | | | // / | / | / | / | // P X.7 -------/--|---/--|--/--|--/--| 每个按键对应的识别码是：0x77,0x7b,0x7d,0x7e // | | | | // / | / | / | / | // P X.6 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xb7,0xbb,0xbd,0xbe // | | | | // / | / | / | / | // P X.5 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xd7,0xdb,0xdd,0xde // | | | | // / | / | / | / | // P X.4 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xe7,0xeb,0xed,0xee // | | | | // | | | | // P X.3 ----------| | | | // | | | // | | | // P X.2 ----------|------| | | // | | // | | // P X.1 ----------|------|-----| | // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //***************************************************************** // 扫描方法三： 06.8.16 添加 4X4矩阵键盘行扫描识别法函数（只返回4个识别码） // 硬件连接 : // | | | |
矩阵键盘控制数码管
专业综合设计报告 项目名称：基于矩阵键盘和LED数码管显示器的简易 人机界面设计 学生姓名： 同组同学： 专业名称： 班级： 指导教师： 项目起止日期：2012年03月12日至2012年03月30日
目录 摘要 (3) 1、概述 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1总体设计要求 (3) 2.2系统框图 (4) 3、系统硬件设计 (4) 3.1单片机的最小系统 (5) 3.1.1电源电路 (5) 3.1.2复位电路 (5) 3.1.3晶振电路 (6) 3.2 LED数码管显示部分 (6) 3.3矩阵键盘 (7) 3.3.1键盘的工作原理 (7) 3.3.2键盘检测原理 (7) 4、系统软件设计 (9) 4.1 软件设计思想 (9) 4.2 主程序设计 (10) 4.3 子程序设计 (11) 4.3.1 数码管显示程序设计 (11) 4.3.2 键盘检测程序设计 (11) 4.3.3延时函数程序设计 (14) 5、系统调试 (14) 6.设计体会 (15) 参考文献 (15)
摘要 单片机自20世纪70年代以来，以其极高的性价比，以及方便小巧受到人们极大的重视和关注。本设计选用AT89S52芯片作为控制芯片，来实现矩阵键盘对LED数码管显示的控制。通过单片机的内部控制实现对硬件电路的设计,从而实现对4*4矩阵键盘的检测识别。用单片机的P3口连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0－P3.3口作键盘输入的列线，以单片机的P3.4－P3.7口作为键盘输入的行线，然后用P0.0－P0.7作输出线，通过上拉电阻在显示器上显示不同的字符“0－F”。在硬件电路的基础上加上软件程序的控制来实现本设计。其工作过程为：先判断是否有键按下，如果没有键按下，则继续检测整个程序，如果有键按下，则识别是哪一个键按下，最后通过LED数码管显示该按键所对应的序号。关键词：AT89S52芯片；4*4矩阵键盘；键盘识别；LED数码管 1、概述 随着单片机系统的日益更新，以及人们对产品的人机交互能力的不断提高；使得单片机系统的人机界面设计能力成为学习单片机的一项重要的基础内容。而4*4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计中最基础的内容，掌握这些基础的设计能力对以后的学习研究是非常必要的。 2、总体设计方案 2.1总体设计要求 本系统采用单片机AT89S52为数码管的控制核心，制造一种简单的4*4键盘检测显示，能够在目测条件下四位数码管各段亮度均匀、充足，本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。 根据设计要求，确定的设计方案如下： 2.1.1 选择AT89S52单片机作为整个系统的核心器件，对整个系统进行总体
矩阵键盘数码管显示键值 程序
#include
4X4矩阵式键盘输入程序
4*4键盘程序 readkeyboard: begin: acall key_on jnz delay ajmp readkeyboard delay:acall delay10ms acall key_on jnz key_num ajmp begin key_num:acall key_p anl a,#0FFh jz begin acall key_ccode push a key_off:acall key_on jnz key_off pop a ret key_on: mov a,#00h orl a,#0fh mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h cpl a ret key_p: mov r7,#0efh l_loop:mov a,r7 mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h mov r6,a cpl a jz next ajmp key_c next: mov a,r7 jnb acc.7,error rl a mov r7,a ajmp l_loop error:mov a,#00h ret key_c:mov r2,#00h mov r3,#00h mov a,r6 mov r5,#04h again1:jnb acc.0,out1 rr a inc r2 djnz r5, again1 out1: inc r2 mov a,r7 mov r5,#04h again2:jnb acc.4,out2 rr a inc r3 djnz r5,again2 out2: inc r3 mov a, r2 swap a add a,r3 ret key_ccode:push a swap a anl a,#0fh dec a rl a ;行号乘 4 rl a mov r7,a pop a anl a,#0fh dec a add a,r7 ret delay10ms: anl tmod,#0f0h orl tmod,#01h mov th0,#0d8h mov tl0,#0f0h setb tr0 wait:jbc tf0,over ajmp wait clr tr0 over:ret 单片机键盘设计 （二）从电路或软件的角度应解决的问题 软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。（这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。） 2.采取串键保护措施。串键：是指同时有一个以上的键按下，串键会引起CPU错误响应。 通常采取的策略：单键按下有效，多键同时按下无效。 3.处理连击。连击：是一次按键产生多次击键的效果。要有对按键释放的处理，为了消除连击，使得一次按键只产生一次键功能的执行（不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据）。否则的话，键功能程序的执行次数将是不可预知，由按键时间决定。连击是可以利用的。连击对于用计数法设计的多功能键特别有效。 三、键盘工作方式 单片及应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU忙于各项任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。考虑仪表系统中CPU任务的份量，来确定键盘的工作方式。 键盘的工作方式选取的原则是：既要保证能及时响应按键的操作，又不过多的占用CPU的工作时间。 键盘的工作方式有：查询方式（编程扫描，定时扫描方式）、中断扫描方式。
矩阵键盘显示电路的设计
二、实验原始数据记录 1.实验现象 当设计文件加载到目标器件后，将数字信号源模块的时钟选择为1KHZ，按下矩阵键盘的某一个键，则在数码管上显示对应的这个键标识的键值，当再按下第二个键的时候前一个键的键值在数码管上左移一位。按下“*”键则在数码管是显示“E”键值。按下“#”键在数码管上显示“F”键值。 2.实验图片记录 湖南科技大学 物理与电子科学学院专业实验报告 实验课程：FPGA 实验原理 实验项目：矩阵键盘显示电路的设计专业：物理与电子科学学院班级：电子信息科学与技术3班姓名：马竞怡学 号： 1308020328 实验日期：年月日
实验报告 一、实验目的内容及步骤 1.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。 2..4×4矩阵键盘电路原理图 信号名称 对应FPGA 管脚名 说明 KEY-C0AC18 钜阵键盘的第1列选择KEY-C1AC17钜阵键盘的第2列选择KEY-C2AD17钜阵键盘的第3列选择KEY-C3AC16钜阵键盘的第4列选择KEY-R0AD16钜阵键盘的第1行选择KEY-R1AC15钜阵键盘的第2行选择KEY-R2AD15钜阵键盘的第3行选择KEY-R3 AC14 钜阵键盘的第4行选择 3..实验步骤 1)打开QUARTUSII 软件，新建一个工程。 2)建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL 编辑器对话框。 3)按照实验原理和自己的想法，在VHDL 编辑窗口编写VHDL 程序，用户可参照光 盘中提供的示例程序。 4)编写完VHDL 程序后，保存起来。方法同实验一。 5)对自己编写的VHDL 程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6)编译仿真无误后，依照4X4矩阵键、数码管与FPGA 的管脚连接表（表或参照附 录进行管脚分配。表10-2是示例程序的管脚分配表。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。 7)用下载电缆通过JTAG 口将对应的sof 文件加载到FPGA 中。观察实验结果是否 与自己的编程思想一致。 实验预习报告 一、实验原理及公式 通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关，并且用如图10-1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。 键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常高电平会被低电平拉低，如果读入的4行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。 获取到行值和列值以后，组合成一个8位的数据，根据实现不同的编码在对每个按键进行匹配，找到键值后在7段码管显示。 （矩阵键盘） 成绩：教师：
基于51单片机4乘4矩阵键盘的设计
编程实现4乘4的矩阵键盘控制连接在P0口和P1口上的16个LED，当按下某键并释放后只有对应的LED 灯亮，例如按S0后D0亮，按S1后D1亮。 程序及仿真： #include
4×4矩阵键盘数码管显示 最简便易懂的键盘扫描方法
/////4×4矩阵键盘按键为1-16，按键显示0- 9、a-f； ////////////////// #include
default: break;}break;}case 0x0d: {P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=4;show(key);break;} case 0xd0:{key=5;show(key);break;} case 0xb0:{key=6;show(key);break;} case 0x70:{key=7;show(key);break;} default: break;}break;}case 0x0b: {P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=8;show(key);break;} case 0xd0:{key=9;show(key);break;} case 0xb0:{key=10;show(key);break;} case 0x70:{key=11;show(key);break;} default: break;}break;}case 0x07:{P2=0xf0; m=P2; switch (m){case 0xe0:{key=12;show(key);break;} case 0xd0:{key=13;show(key);break;}