【正文】 相應(yīng)的操作，最后等待釋放，釋放之后再進(jìn)行鍵盤掃描，循環(huán)以上操作。C語言程序可讀性高，也便于移植到其它系統(tǒng)中，故本次設(shè)計(jì)使用C語言編程。 系統(tǒng)硬件原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)可以使用匯編語言和C語言進(jìn)行編程。獲取按鍵后，由單片機(jī)控制LCD顯示。系統(tǒng)初始化后，由單片機(jī)通過掃描鍵盤上所按下的鍵，然后顯示在1602LCD液晶顯示屏上，鍵盤接在單片機(jī)的P3端口，LCD顯示屏接在單片機(jī)的P0端口，P0端沒有上拉電阻，所以外接RP1。 矩陣鍵盤的基本結(jié)構(gòu)矩陣鍵盤中的鍵實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械開關(guān)，位于行線和列線的交點(diǎn)處，3列的12鍵矩陣鍵盤排列圖，當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線相接通，使相應(yīng)行線或列線上的電平發(fā)生變化，根據(jù)電平變化情況確定被按下的鍵。（4）得到閉合鍵的編號(hào)在得到閉合鍵的物理位置的基礎(chǔ)上，根據(jù)給定的按鍵編號(hào)規(guī)律，計(jì)算得出相應(yīng)閉合鍵的編號(hào)。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。（3）確定閉合鍵的物理位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。 （2）去除鍵的機(jī)械抖動(dòng)為保證鍵的正確識(shí)別，需要進(jìn)行去抖動(dòng)處理。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。因此直接利用單片機(jī)并行接口完成鍵盤的接口，采用行掃描法進(jìn)行鍵盤識(shí)別。其次，被測(cè)信號(hào)由外中斷引腳輸入，未占用單片機(jī)4個(gè)并行I/O口中的任何一個(gè)，系統(tǒng)有足夠的資源利用自身I/O 口完成接口。在本系統(tǒng)中，完全可以不使用中斷法完成鍵盤接口， 這是由系統(tǒng)的特殊性決定的。前兩種方法相當(dāng)于查詢法，需要反復(fù)查詢按鍵的狀態(tài)，但需要會(huì)占用大量的CPU時(shí)間。寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令08H：顯示關(guān)閉以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)延時(shí)5mS延時(shí)5mS延時(shí)15Ms 每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 1602LCD內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B (80H) =11000000B (C0H) 。 1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令4：顯示開關(guān)控制，D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H, 光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。第16腳：背光源負(fù)極。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。 1602LCD芯片引腳圖1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口。 1602LCD的實(shí)物圖1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，應(yīng)用中并無差別。1602LCD字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的兩條是背光電源線。在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊作為輸出有以下優(yōu)點(diǎn)：顯示資料高、數(shù)字式接口、功率消耗小、電路中的應(yīng)用。 顯示電路模塊本設(shè)計(jì)中重點(diǎn)部分是基于單片機(jī)的1602LCD液晶顯示部分。電路中，電容器C1和C2對(duì)晶振器頻率有微調(diào)作用，通常取值范圍30+10pF；石英晶體選擇6MHZ或12MHZ都可以。在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2兩個(gè)引腳間，接一個(gè)晶振及兩只電容就構(gòu)成了時(shí)鐘電路。 晶振電路在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接晶振，就改成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。復(fù)位的過程很簡單，在電源剛剛合上時(shí)，電流經(jīng)過電阻對(duì)電解電容器充電，這樣在電阻上就形成一個(gè)電壓，對(duì)于單片機(jī)來說，這個(gè)電壓就是復(fù)位電壓。 晶振和復(fù)位電路圖 復(fù)位電路單片機(jī)需要復(fù)位以后才能正常工作，復(fù)位的目的就是使單片機(jī)處于一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，程序?qū)?huì)從C51的main（）主函數(shù)的第一條語句開始執(zhí)行。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。RST：復(fù)位輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下所示。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。 AT89C51芯片引腳圖 主要特性（1）與MCS51 兼容 （2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 （3）壽命：1000寫/擦循環(huán)（4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年（5）全靜態(tài)工作：0Hz24Hz（6）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定（7）128*8位內(nèi)部RAM（8）32可編程I/O線（9）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（10）5個(gè)中斷源 （11）可編程串行通道（12）低功耗的閑置和掉電模式（13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明VCC：供電電壓。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。AT89C51單片機(jī)晶振電路復(fù)位電路音頻電路1602LCD液晶顯示電路矩陣鍵盤 系統(tǒng)整體硬件組成框圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主芯片模塊AT89C51單片機(jī)是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。綜上各方案所述，確定最終設(shè)計(jì)方案為：采用單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，1602LCD液晶顯示屏作為顯示部分，矩陣鍵盤作為輸入模塊。對(duì)于此設(shè)計(jì)，由于鍵盤按鍵數(shù)目多，故采用方案二。缺點(diǎn)為當(dāng)按鍵較多時(shí)占用單片機(jī)的I/O口數(shù)目較多，優(yōu)點(diǎn)為電路設(shè)計(jì)簡單，且編程相對(duì)比較容易。一般在小型儀器儀表和控制系統(tǒng)中，使用較多的是行列式和獨(dú)立式的非編碼鍵盤；如果系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)多鍵同時(shí)按下的處理，則用非編碼獨(dú)立方式較為合適。靜態(tài)接口主要由一個(gè)行編碼器和一個(gè)列編碼器構(gòu)成；動(dòng)態(tài)接口可采用計(jì)數(shù)器，譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成。單片機(jī)中一般使用的都是用軟件來識(shí)別和產(chǎn)生鍵代碼的非編碼鍵盤。單片機(jī)中常用的按鍵式鍵盤可以分為兩類：獨(dú)立連接式和行列式。鍵盤輸入的主要對(duì)象是各種按鍵或開關(guān)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)本文選用的LCD液晶能夠?qū)崿F(xiàn)電話撥號(hào)系統(tǒng)，能夠很好的滿足顯示要求，因此本次設(shè)計(jì)選擇了此方案。用數(shù)碼管無法顯示如此豐富的內(nèi)容，因此本次設(shè)計(jì)放棄了此方案。 輸出顯示電路模塊的選擇方案與論證方案一：用數(shù)碼管進(jìn)行顯示數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡單，顯示效果簡潔明了而得到了廣泛應(yīng)用。單片機(jī)I/O功能也比較強(qiáng)大，容易對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善，此外單片機(jī)的成本也比較低。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。從成本上講，可編程邏輯器件價(jià)格比較高。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)