矩阵键盘设计毕业设计论文(编辑修改稿)

矩阵键盘设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

候是将公共极 COM 接到地线 GND 上，当给其xx 大学本科毕业设计（论文） 7 中某一字段的阳极输入高电平时，相应字段就会被点亮，进行相反的操作，相应字段将不会亮。 七段显示器，在许多产品应用上和许多场合上都可以经常见到。 其内部结构是由八个发光二极管所组成，其由七个笔画和一个小数点组成，依顺时针方向为 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 与 DP 等八组发光二极管的排列，可用以显示 0～ 9数字及英文数 a、 b、 c、 d、 e、 f。 目前常用的七段显 示器通常附有小数点，如此使其得以显示阿拉伯数之小数点部份，如表 22所示是其段码表。 表 22 8段数码管段码表 驱动部分简介 通过和单片机相连对 8 段数码管的一个驱动作用。 74LS245 的选择 74LS245 芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。 74LS245 的功能说明 74LS245是我们常用的芯片， LED 和其 他设备的驱动经常会用到它，它是 8路同相三态双向总线收发器，可以对数据进行双向传输。 74LS245还具有双向三态功显示字符 共阳极段码 共阴极段码 显示字符 共阳极段码 共阴极段码 0 COH 3FH C C6H 39H 1 F9H 06H D A1H 5EH 2 A4H 5BH E 86H 79H 3 B0H 4FH F 8EH 71H 4 99H 66H P 8CH 73H 5 92H 6DH U C1H 3EH 6 82H 7DH R CEH 31H 7 F8H 07H Y 91H 6EH 8 80H 7FH H 89H 76H 9 90H 6FH L C7H 38H A 88H 77H 全亮 00H FFH B 83H 7CH 全灭 FFH 00H 4*4矩阵键盘设计 8 能，既可以用它来输出数据，也可以用它对数据进行输入。 当 8051单片机的 P0口总线负载过大，比如超过 P0最大负载能力时，必须接入 74LS245等总线驱动器 [8]。 当片选端 /CE 低电平有效时， DIR=“0”，信号由 B 向 A 传送（接收）。 DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当 CE 为高电平时， A、 B 均为高阻态。 由于地址的高 8位始终由 P2口输出，接口时 74LS245的三态控制端接地的是 1G和 2G， P2口与驱动器输入线要相连。 P0口与 74LS245输入端相连 ,E 端接地，保证数据线畅通。 8051的 /RD 和 /PSEN 相与后接 DIR，使得 RD且 PSEN 有效时， 74LS245输入（ ←D1 ），其它时间处于输出（ →D1 ） [9]。 图 24 74LS245 引脚图 xx 大学本科毕业设计（论文） 9 3 系统硬件构成 设计原理 根据系统总体的设计方案， 4*4矩阵键盘 的 硬件设计 部分采 用 AT89C51单片机作为核心控制器件，结合外围的按键模块和数码管显示等硬件辅助电路 ， 组成一个对 按键信息简单识别的系统。 硬件设计总体结构框图如图 31 所示。 图 31 硬件总体原理框图 外围电路 本系统选用单片机 AT89C51 作为核心控制器件， 结合电源电路、复位电路、晶振电路、按键扫描模块等。 对按键的一个简单的识别。 其总电路图见附录 A。 电源电路 提供 +5V 的外部电源。 其电路图如 32 所示。 时钟电路 AT89C51 4*4 矩阵键盘 显示器 复位电路 4*4矩阵键盘设计 10 图 32 电源电路原理图 稳压电源电路即利用晶体管作为 调整元件和负载串联，调整元件看做是可变电阻，从输出电压中提取全部或部分电压调节调整管所呈现的电阻来维持输出电压基本不变。 它的输出电压可以随意连续调节，输出电流也可达到很大，稳压精度较高 [9]。 稳压电源电路主要由变压器、三端集成稳压器 780 整流电路、滤波电路组成。 变压器是利用电磁感应原理进行变换交流电压、阻抗和电流的器件；三端稳压器可靠性高、精度高、电路实现简单且价格低廉，可以实现可靠的直流稳压电源； 整流电路采用全桥式整流桥，即利用四个二极管两两并联后接入输出电压；电容滤波电路即在输出端并联一个电容器。 74LS245 驱动 8 段数码管的电路 74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 LED 或者其他设备，它是 8 路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。 74LS245 还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据，当单片机 P0 口总线负载达到或超过 P0 最大负载能力时，必须接入 74LS245 总线驱动器。 下图是其驱动电路原理图。 xx 大学本科毕业设计（论文） 11 图 33 74L245 驱动电路原理图 晶振电路 单片机是一种时序电路，要想其正常工作必须提供脉冲。 MCS51 系列单片机内部都有一个时 钟振荡电路，只需外接晶振源，就可以产生一定频率的时钟信号送到单片机的内部各个单元，不同的频率决定单片机的工作速度。 XTAL1和 XTAL2脚分别构成单片机片内振荡电路的反相放大器的输入端和输出端，外接石英晶体X1 和振荡电容 C C2 构成并联谐振电路 [10]。 晶振是石英振荡器的简称，英文名为 Crystal，是利用石英晶体（ SiO2晶体）的压电效应制成的一种谐振器件；两个振荡电容 C C2 是分别接在晶振的两个脚和对地的电容，本设计分别选用 的标准石英晶振和两个 10pF 的电容。 晶振电路如图 34 所示。 图 34 晶振电路图 4*4矩阵键盘设计 12 复位电路 89 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的触发器中的，当系统处于正常工作状态且振荡器稳定时，如果 RST 脚上有一个高电平并维持两个机器周期以上， CPU 就可响应并且将系统复位 [11]。 不管是单片机刚接上电源还是断电后或发生故障后均要进行复位的操作。 通常采用手动复位和上电自动复位的组合，在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R 充电，RST 端出现正脉冲，用于复位。 复位电路如图 35 所示。 图 35 复位电路原理图 4*4 矩阵式键盘 电路 矩阵键盘又称为行列式键盘， 4 条 I/O 行线和 4 条 I/O 列线将会组成一个键盘。 在行线和列线的每一个交叉点上设置一个按键。 通过这样不断的设置，键盘中的按键个数最终将会达到 16 个。 这种行列式键盘结构能够有效提高单片机系统的接口利用率，节约资源。 其键盘工作原理是：先从 P1 口高 4 位输出电平，低 4 位输出高电平，把键盘状态从低 4 位读出，再从低 4 位输出低电平，高 4 位输出高电平，从其高 4 位读取键盘状态。 将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。 如下图 36 所示。 xx 大学本科毕业设计（论文） 13 图 36 4*4 键盘按键原理图 4*4矩阵键盘设计 14 xx 大学本科毕业设计（论文） 15 4 系统软件设计 软件设计部分主要为键盘的按下和消抖以及按键的识别，主程序流程图如图 41 所示。 图 41 主程序流程图 P3=FFH， =0 有按键按下吗。 延时 10ms 根据当前状态识别按键 P3=FFH， =0 有按键按下吗。 延时 10ms 真有按键按 下吗。 根据当前状态识别按键 P3=FFH， =0 有按键按下吗。 延时 10ms 真有按键按下吗。 根据当前状态识别按键 P3=FFH， =0 有按键按下吗。 延时 10ms 真有按键按下吗。 根据当前状态识别按键 结束 N Y Y N 真有按键按下吗。 N Y N Y N Y N Y N Y Y N 4*4矩阵键盘设计 16 xx 大学本科毕业设计（论文） 17 5 软件调试及仿真 本次设计软件调试工具采用 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统 Keil uVision4， Keil C51 标准 C 编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了 C 语言环境 ,并保留了汇编代码高效、快速的特点。 软件仿真工具采用英国 Labcenter Electronics 公司研发的多功能 EDA 软件Proteus，其中的 Proteus ISIS 是一款操作简单便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，它运行于 Windows 操作系统，可以仿真和分析各种模拟 器和集成电路。 软件编译 工程的创建 运行 Keil uVision4 软件点击 Project 点击 New Project，如图 51 所示。 图 51 工程的创建图 AT89C51 单片机的选择 本次设计选用的是单片机 AT89C51，如图 52 所示。 4*4矩阵键盘设计 18 图 52 单片机选择图 程序的编译 （ 1） 程序代码的编写 通过 C 语言对系统进行程序代码的编写工作，如图 53 所示。 图 53 程序的编写图 xx 大学本科毕业设计（论文） 19 （ 2）生成仿真所需的 .hex 文件 点击 Project 再点击 Options for Tard 设置晶振为 ，点击 Ouptput 选定，Creat HEX80，如图 54 所示。 图 54 .hex 文件生成设置图 系统仿真测试 将编译生成的 4*4 矩阵键盘设计模拟仿真 .hex 文件写入单片机 AT89C51 进行仿真测试，仿真测试结果正常，如图 55 所示。 4*4矩阵键盘设计 20 图 55 仿真显示 0 图 56 仿真显示 1 xx 大学本科毕业设计（论文） 21 图 57 仿真显示 2 图 58 仿真显示 3 4*4矩阵键盘设计 22 图 59 仿真显示 4 图 510 仿真显示 5 xx 大学本科毕业设计（论文） 23 图 511 仿真显示 6 图 512 仿真显示 7 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0。