【文章內(nèi)容簡介】 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 6 P1. 3 P1. 2 P1. 1 P 2 . 3 P 2 . 2 P 2 . 1 P 2 . 0 88 84 82 81 48 44 42 41 28 24 22 21 18 14 12 1 1 F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 (a)二進制組合編碼 (b)順序排列編碼 圖 27 矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)圖 鍵位的編碼 矩陣鍵盤的編碼通常有兩種：二進制組合編碼和順序排列編碼。 （ 1）二進制組合編碼如圖 27(a)每一根行線有一個編碼，每一根列線也有一個編碼，圖 27 (a)中行線的編碼從下到上分別為 8，列線的編碼從右到左分別為 8，每個鍵位的編碼直接用該鍵位的行線編碼和列線編碼組合一起得到。圖 27 (a)中 4?4鍵盤從右到左，從下到上的鍵位編碼分別是： 11H 、 12H、 14H 、 18H、 21H、 22H 、 24H 、 28H、 41H、 42H、 44H、 48H、 81H、82H、 84H、 88H。這種編碼過程簡單，但得到的編碼復(fù)雜，不連續(xù)，處理起來不方便。 （ 2）順序排列編碼如圖 27 (b)，每一行有一個行首碼，每一列有一個列號，圖 27(b)中 4行的行首碼從下到上分別為 0、 12， 4 列的列號從右到左分別是 0、 3。每個鍵位的編碼用行首碼加列號得到，即：編碼 =行首碼 +列號。這種編碼雖然編碼過程復(fù)雜，但得到的編碼簡單，連續(xù)，處理起來方便，現(xiàn)在矩陣鍵盤一般都采用順序編碼的方法。 （ 3）鍵位的識別 矩陣式鍵盤鍵位的識別可分 為兩步：第一步是首先檢測鍵盤上是否有鍵按下；第二步是識別哪一個鍵按下。 檢測鍵盤上是否有鍵按下的處理方法是：將列線送入全掃描字，讀入行線的狀態(tài)來判別。其具體過程如下： P2 口低四位輸出都為低電平，然后讀連接行線的 P1 口低四位，如果讀入的內(nèi)容都是高電平，說明沒有鍵按下，則不用做下一步；如果讀入的內(nèi)容不全為 1，則說明有鍵按下，再做第二步，識別是哪一個鍵按下。識別鍵盤中哪一個鍵按下的處理方法是：將列線逐列置成低電平，檢查行輸入狀態(tài)，稱為逐列掃描。其具體過程如下：從 ，依次輸出“ 0”，置對應(yīng)的列線為低電平， 其它列為高電平，然后從 P1 低四位讀入行線狀態(tài)。在掃描某列時，如果讀入的行線全為“ 1”，則說明按下的鍵不在此列；如果讀入的行線不全為“ 1”，則按下的鍵必在此列，而且是該列與“ 0”電平行線相交的交點上的那個鍵。為求取編碼，在逐列掃描時，可用計數(shù)器記錄下當(dāng)前掃描列的列號，檢測到第幾行有鍵按下，就用該行的行首碼加列號得到當(dāng)前按鍵的編碼。 （ 4）獨立式鍵盤與單片機的接口 獨立式鍵盤每一個鍵用一根 I/O 接口線管理，電路簡單，通常用于鍵位較少的情況下。對某個鍵位的識別通過檢測對應(yīng) I/O 線的高低電平來判斷，根據(jù)判斷結(jié)果直接 進行相應(yīng)的處理。 在 MCS51 單片機系統(tǒng)中，獨立式鍵盤可直接用 P0~P3 四個并口中的 I/O 線來連接，連接時，如果用的是 P1~P3 口，因為內(nèi)部帶上拉電阻，則外部可省力上拉電阻，如果用的是 P0 口，則須外部帶上接電阻。圖 28 是通過 P1 口低 4 位直接接 4 個獨立式按鍵的電路圖。直接判斷 P1 口低 4 位是否為低電平即可判斷相應(yīng)鍵是否按下。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 7 GND 8051 K0 K1 K2 K3 圖 28 P1口接 4個獨立式按鍵圖 LED顯示器的基本結(jié)構(gòu)與原理 LED 數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組 合起來的顯示器件。在單片機應(yīng) 用系統(tǒng)中通常使用的是 7 段或 8 段式 LED 數(shù)碼管顯示器， 8 段式比 7 段式多一個小數(shù)點。這里以 8 段式來介紹，單個 8 段式 LED 數(shù)碼管顯示器的外觀與引腳如圖 29（ a）所示，其中 a,b,c,d,e,f,g和小數(shù)點 dp為 8 段發(fā)光二極管，位置如圖中所示，組成一個“ ”形狀。 a b c d e f g dp a b c d e f g dp a b c d e f g dp 1 0 9 8 7 6 1 2 3 4 5 g f a b e d c o m c d p (a) 引腳圖 (b) 共陰極 (c) 共陽極 圖 29 8段式 LED 數(shù)碼管引腳與結(jié)構(gòu) 8 段發(fā)光二極管的連接有兩種結(jié)構(gòu)： 共陰極和共陽極。如圖 29 所示。其中，圖 (b)為共陰極結(jié)構(gòu)， 8 段發(fā)光二極管的陰極端連接在一起，陽極端分開控制，使用時公共端接地，要使哪根發(fā)光二極管亮，則對應(yīng)的陽極端接高電平；圖 (b)為共陽極結(jié)構(gòu)， 8 段發(fā)光二極管的陽極端連接在一起，陰極端分開控制，使用時公共端接電源，要使哪根發(fā)光二極管亮，則對應(yīng)的陰極端接地。 LED 數(shù)碼管顯示器顯示時，公共端首先要保證有效，即共陰極結(jié)構(gòu)公共端接低電平，共陽極結(jié)構(gòu)公共端接高電平，這個過程我們稱 為選通數(shù)碼管。再在另外一端送要顯示數(shù)字的編碼，這個編碼稱為字段碼， 8 位數(shù)碼管字段碼為 8位，從高位到低位的順序依次為 dp、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a。如：共陰極數(shù)碼管數(shù)字“ 0”的字段碼為 00111111B（ 3FH），共陽極數(shù)碼管數(shù)字“ 1”的字段碼為 11111001B（ F9H），不同數(shù)字或字符其字段碼不一樣，對于同一個數(shù)字或字符，共陰極結(jié)構(gòu)和共陽極結(jié)構(gòu)的字段碼也不一樣，共陰極和共陽極的字段碼互為反碼，常見的數(shù)字和字符的共陰極和共陽極的字段碼如表 所示。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 8 表 常見的數(shù)字和字符的共陰極和共陽極的字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H L 38H C7H 9 6FH 90H 8． FFH 00H A 77H 88H “滅” 00 FFH B 7CH 83H ?? ?? ?? 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 9 第 3章 硬件 設(shè)計 硬件電路 軟件計時 LED 數(shù)碼管顯示的時鐘的具體硬件電路如圖 210 所示，其中單片機采用應(yīng)用廣泛的AT89C51，系統(tǒng)時鐘采用 12MHz的晶振， 8個數(shù)碼管顯示，小時與分鐘、分鐘與秒鐘之間用短橫線間隔，采用共陽極七段式數(shù)碼管，由于并口上沒有連接其它的硬件電路，所以 P0口直接作段選碼輸出端， P2口作位選碼輸出端。采用簡化按鍵方式，只設(shè)定 3 個開關(guān) K0、 K1 和 K2，通過 P1 口低 3位相連。其中 K0 鍵為調(diào)時模式選擇 鍵， K1 為加 1 鍵， K2 為減 1 健。 圖 210 軟件計時 LED 顯示時鐘硬件電路圖 數(shù)字鐘的 程序 設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理