单片机矩阵键盘与数码管课程设计

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1、矩阵键盘与数码管显示矩阵键盘与数码管显示 摘要摘要 矩阵式键盘乃是目前使用较为广泛的一种键盘模式，该系统以 N 个端口连接 控制 N*N 个按键，即时在 LED 数码管上。单片机控制的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 89C51 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 C 语言编程，单片机将检测到的按键信号 转换成数字量，显示于数码管显示器，系统灵活性强，易于操作，可靠性能好。 单片机简介及主

2、系统电路单片机简介及主系统电路 单片机是一种集成电路芯片， 是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系 统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D 转换 444 器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微 型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。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。单片机在工业控制领域广 泛应用，它由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将 大量外

3、围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂 的而对体积要求严格的控制设备当中， 本次课程设计我们采用的是 AT89C51 型号 的单片机。 AT89C51 单片机是 51 系列单片机的一个成员，是 8051 单片机的简化版。内 部自带 2K 字节可编程 FLASH 存储器的低电压、高性能 COMS 八位微处理器，与 Intel MCS-51 系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位 CPU 和 闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051 构成的单片机系统是具有结构 最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的 RAM、ROM 和接口 器

4、件，减少了硬件开销，提高了系统的性价比。其最小系统电路图如下： 单片机最小系统电路图 三、三、矩阵键盘的矩阵键盘的电路电路介绍介绍 AT89C51 单片机的并行口 P3 接 44 矩阵键盘，以 P3.0P3.3 作行输入线， 以 P3.4P3.7 作列输出线；P3 口输出按键信息，在数码管上显示每个按键的“0 F”序号。实际电路图连接如下图所示。 矩阵式键盘电路 四、四、数码管显示原理及数码管显示原理及译译码电码电路路 本系统输出结果选用 8 个 LED 数码管显示。数码管有共阴共阳之分，本系统 采用 8 段共阴型 LED，其原理图如下图所示： 符号和引脚 共阳极 共阴极 LED 数码管结构

5、数码管内部有 8 个发光二极管，公共端由 8 个发光二极管的阴极并接而成， 正常显示时公共端接低电平(GND)， 各发光二极管是否点亮取决于 a-dp 各引脚上 是否是高电平。 LED 数码管的外部有 10 个引脚，其中 3, 8 脚为公共端也称位选端，其余 8 个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字(0-9 中的一个)必须在 这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的 8 位段选码(也称字形码)， 在位 选端加上低电平即可。 由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经 济。LED 有共阴极和共阳极两种，二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极 接地，而共阳极则

6、将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V 的电压。一位显示 器由 8 个发光二极管组成，其中 7 个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段） ag，另一个小数点为 dp 发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电 压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。 五、五、时钟电路时钟电路与与复位电路复位电路 时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准， 时钟信号通常用两种 电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51 单片机内部有一个用于构成振荡器 的高增益反向放大器， 引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端， 由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用 这种方式， 如图 2-2 所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了 内部振荡方式， 片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐 振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。 电路图中外接晶体以及电 容 C2 和 C3 构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率