4×4 键盘矩阵控制条形LED显示.doc

目录 1 课程设计概述课程设计概述 1 1 1 设计目的 1 1 2 设计内容和要求 1 1 3 设计思路 1 1 4 系统设计 1 1 5 功能要求 1 2 硬件开发平台硬件开发平台 2 3 软件开发平台软件开发平台 3 4 硬件电路的设计硬件电路的设计 4 4 1 硬件电路的基本构成 4 4 2 硬件电路元器件 4 4 3 条形 LED 灯 5 4 4 硬件资源及其分配 5 5 程序设计程序设计 7 5 1 程序流程图 7 5 2 程序代码 8 6 1 运行结果描述 10 6 2 仿真结果图 10 结结 论论 11 参考文献参考文献 12 沈阳理工大学课程设计 1 1 课程设计课程设计概述概述 1 1 设计目的 1 通过单片机课程设计 熟练掌握 C 语言的编程方法 将理论联系到实践 中去 提高我们的动脑和动手的能力 2 通过 4 4 键盘矩阵控制条形 LED 显示系统的设计 掌握数码管的使用方 法 和简单程序的编写 最终提高我们的逻辑抽象能力 1 1 2 设计内容和要求 内容 设计一个 4 4 键盘矩阵控制条形 LED 显示 要求 利用单片机的矩阵键盘 条形 LED 显示 第几个的按键对应的几个 led 灯亮 1 3 设计思路 1 先熟悉实验原理 设计 8 8LED 点阵屏显示数字的工作过程 以及所需要 的组件 2 通过单片机的各个引脚的输出控制 8 8LED 点阵屏显示数字 1 4 系统设计 通过编写程序 实现用中断系统对 8 8LED 点阵屏的控制 使其每延时一 段时间 LED 点阵的显示数字就会进行状态转换 采用单片机内部的 I O 口上的 P0 和 P3 口可来控制 LED 点阵 1 5 功能要求 本设计能模拟基本的 LED 点阵显示系统 是用中断的方式定时控制 LED 点阵 显示的内容变换 定时 计数器工作方式寄存器 定时器采用 T0 定时器 0 工作于 模式 0 位数 13 位计数范围 0 8192 每累计 250 次定时器中断才执行一次换数 沈阳理工大学课程设计 2 沈阳理工大学课程设计 3 2 硬件开发平台硬件开发平台 沈阳理工大学课程设计 4 3 软件开发平台软件开发平台 沈阳理工大学课程设计 5 4 硬件电路的设硬件电路的设计计 4 1 硬件电路的基本构成 4 4 键盘矩阵控制条形 LED 显示系统 可用单片机的矩阵键盘的输入直接 控制发光二极管 LED 灯的 据此 本设计系统以单片机为控制核心 连接成最 小系统 系统的总体框图如下所示 图 4 1 硬件电路的总体框图 2 4 2 硬件电路元器件 为实现本设计要求的具体功能 可以选用 AT89C51 单片机及外围器件构成 最小控制系统 4 4 点阵指示模块等 所需要的元器件如下表所示 表 4 2 元器件表 器件个数 Button 按钮16 AT89C51 单片机1 CAP 电容2 CAP ELEC 电容1 时钟 输入 复位 信号 AT89C51 P2 P3 P1矩阵键盘的输入 LED 灯显示 沈阳理工大学课程设计 6 CRYSTAL 晶振1 LED BARGRAPH GRN 条形 LED 灯2 RES 电阻1 RESPACK 8 排阻2 4 3 条形 LED 灯 根据本设计的特点 条形 LED 灯的显示不可少 LED 灯的显示采用普通的发 光二极管 在硬件上连接图上也是对称分布的 如下图 4 3 所示 图 4 3 条形 LED 灯的连接 在本设计中 条形 LED 灯总共有 20 个 但只应用了 16 个 每次将按键按下 时都会控制着键盘周围和条形 LED 灯周围的电平由高电平到低电平的转换 使其 能让 LED 灯进行亮灭 4 4 硬件资源及其分配 主要用到的硬件 P1 口 P2 口 P3 口 4 4 键盘 条形 LED 灯 硬件分配 1 P1 口 做为输入口 与单片机和 4 4 键盘相连 2 P2 P3 口 作为输出口 与条形 LED 灯相连 沈阳理工大学课程设计 7 本系统以单片机为核心 系统硬件电路由单片机 4 4 键盘 条形 LED 灯等 组成 其具体的硬件电路总图如图 4 4 所示 图 4 4 硬件设计连线图 沈阳理工大学课程设计 8 5 程序设计程序设计 5 1 程序流程图 开始 KeyNO 赋初值 1 调用子函数 P2 P3 口初始 全灭 判断是否 有按键按下 按键号 8 Y P3 LED 右移一位P2 LED 右移一位 N 结束 Y 图 5 1 程序流程图 沈阳理工大学课程设计 9 5 2 程序代码 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code KeyCodeTable 定义键盘状态数组 0 x11 0 x12 0 x14 0 x18 0 x21 0 x22 0 x24 0 x28 0 x41 0 x42 0 x44 0 x48 0 x81 0 x82 0 x84 0 x88 void Delay 延时函数 uchar i for i 0 i 200 i uchar Keys Scan 键盘查询子函数 uchar sCode kCode i k P1 0 xf0 为 p1 口赋初值 1111 1110 if P1 延时函数进行消抖 if P1 for k 0 k 4 k 行扫描 P1 sCode if P1 for i 0 i 16 i if kCode KeyCodeTable i 比较按键状态 判断哪 个 按键号 return i 返回按键号 else sCode crol sCode 1 比较不成功 循环到下一行 沈阳理工大学课程设计 10 return 1 没有按键按下返回 1 void main uchar KeyNO 1 键盘号 uchar i P2 LED P3 LED while 1 KeyNO Keys Scan 调用查询按键子函数 if KeyNO 1 等于 1 没有按键按下 一般不等有按键按下 P2 LED 0 xff 赋初值使 p2 口灯全灭 P3 LED 0 xff 赋初值使 p3 口灯全灭 for i 0 i KeyNO i 按键号是几循环几次 if i 1 Else 大于 8 P3 LED 移动 8 次 P3 LED 灯全 亮 P2 LED 1 P2 LED 再继续右移 P3 P3 LED P2 P2 LED 沈阳理工大学课程设计 11 6 运行结果 6 1 运行结果描述 进入 Proteus 仿真设计平台 加载仿真电路 点击运行按钮 点击 4 4 键盘 控制条形 LED 灯的亮灭 使其能够通过按下几号键盘就能控制亮几个条形 LED 灯的功能 6 2 仿真结果图 图 6 2 实验仿真结果图 沈阳理工大学课程设计 12 结 论 4 4 LED 点阵屏显示数字系统对于单片机初学者有着非常重要的作用 本 文完成了基于单片机的定时器控制 8 8LED 点阵屏显示数字系统的设计与模拟 包括显示方案的设计 系统的硬件开发 软件编程与仿真调试等 在论文完成过 程中 主要做的工作有 1 确定 8 8LED 点阵屏显示数字系统具体的通行方案以及要求其他多功 能的实现 2 以 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机为核心进行系统硬件设计 输入量包 括 输出 LED 点阵亮灭状态及时间显示 通过单片机课程设计 我不仅加深了对单片机理论的理解 将理论很好地 应用到实际当中去 而且我还学会了如何去培养我们的创新精神 从而不断地战 胜自己 超越自己 创新 是要我们学会将理论很好地联系实际 并不断地去开 动自己的大脑 从为人类造福的意愿出发 做自己力所能及的 别人却没想到的 事 使之不断地战胜别人 超越前人 同时 更重要的是 我在这一设计过程中 学会了坚持不懈 不轻易言弃 设计过程 也好比是我们人类成长的历程 常有 一些不如意 也许这就是在对我们提出了挑战 勇敢过 也战胜了 胜利的钟声 也就一定会为我们而敲响 沈阳理工大学课程设计 13 参考文献参考文献 1 谢维成 单片微型计算机原理及应用 清华大学出版社 2009 2 余锡存 曹国华 单片机原理及接口技术 西安电子科技大学出版社 2011 3 张凯 LED介绍完全手册 北京航空航天大学出版社 2000 4 雷丽文 等 微机原理与接口技术 电子工业出版社 1997 5 吴黎明 王桂棠 洪添胜 等 单片机原理及应用技术 科学出版社 2005 6 韩克 柳秀山 等 电子技能与 EDA 技术 暨南大学出版