G2一体化实验板：矩阵键盘和数码管显示.doc

G2一体化实验板：矩阵键盘和数码管显示一、实验目的（1）掌握如何用数码管显示数值或者某些字符；（2）掌握矩阵键盘的使用方法。二、实验设备G2一体化实验板。三、实验内容及步骤1、基础实验检测程序功能：按下某个按键，则数码管会显示对应的数值，即若按下按键Ki（i取值为015），在数码管上显示数值i，如若K0按下，则在数码管上显示数字0，若K15按下，则在数码管上显示数字15等。各个按键的具体定义见下图1：K0K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10K11K12K13K14K15图1 检测程序中44矩阵键盘盘面步骤：（1）将msp430LaunchPad(芯片型号为G2433)插到实验板主板上；（2）将矩阵键盘和数码管部分的四个跳线帽连上，这四个跳线帽对应的IO口分别是P2.3、P2.5、P2.6和P2.7；（3）确保P2.3、P2.5、P2.6和P2.7这4个IO口不被其他部分的电路使用，即是断开这几个IO口与其他部分电路连接的跳线帽；（4）按下主板上的电源开关；（5）用USB线连接msp430LaunchPad和电脑；（6）打开下载软件并添加所给例程，并下载该程序（在下载之前先进行相关设置）；（7）下载完毕后，退出软件下载模式，即可在矩阵键盘和数码管模块上实现上述功能（注意：在此之前一定先按几下msp430LaunchPad上的复位键RESET）。2、拓展实验简易计算器功能：实现4位（由于数码管只有4位）非负整数的四则运算，即加、减、乘和除法。各个按键的具体定义见下图2： 789 45612 30清零=图2 计算器键盘盘面说明：（1）由于数码管的显示能力有限，所以当按下加号键“”时，在数码管上并非显示“”，而是在第0位的数码管上显示“”以表示加号；当按下乘号键“”时，在数码管上并非显示“”，而是在第0位数码管上显示以“”表示乘号；当按下除号键“”时，在数码管上并非显示“”，而是在第0位数码管上显示以“”表示除号；按下减号键“”时，在第0位数码管上显示“”以表示减号。（2）若除数为0，则数码管显示E1；若被减数小于减数，则数码管显示E2；若计算结果超出显示范围（由于是4位数码管，故可显示的最大数值为9999），数码管显示E3。 （3）除法运算为取整除法，不显示小数部分，即12显示结果为0,43显示结果为1等。步骤：（1）按照前面实验的7个步骤将程序下载到板子上，退出下载模式，按几下msp430LaunchPad上的复位键RESET；（2）输入第一个操作数，即任意按下代表数字09的按键（不能超过4位，因为只有4位数码管）；（3）输入操作符，即按下代表加、减、乘和除法4个按键中的任一个；（4）输入第二个操作数，即任意按下代表数字09的按键（不能超过4位，因为只有4位数码管）；（5）按下代表等号“=”的按键，则计算结果将显示在数码管上；（7）若要进行下一次运算，则先按下清零键，再重复步骤（2）（5）即可。四、实验原理核心芯片CH452A是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452A采用4线串行连接方式与单片机进行通信。矩阵键盘原理：单片机从CH452获取按键代码的过程如下图3所示：图3 获取按键代码的过程 输出一位数据，即向DIN输出读取按键代码命令的最低位数据B0，并向DCLK输出低电平脉冲； 以同样的方式，输出读取按键代码命令的位数据B1B11； 向LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使CH452 加载串行数据，CH452 分析出是读取按键代码命令，立即在DOUT 输出按键代码的最高位数据K6； 读取一位数据，即从DOUT 输入按键代码的最高位数据K6，并向DCLK 输出低电平冲； 以同样的方式，输入按键代码的位数据K5K0。上述获取按键代码的过程转化为软件程序如下：/输入按键代码子程序，从CH452读取unsigned char Key_Read( void ) unsigned char i; unsigned char keycode;/定义命令字，和数据存储器 Send_Command(CH452_GET_KEY); keycode=0; /清除keycode for(i=0;i!=7;i+)keycode=1; /数据移入keycode,高位在前,低位在后if (P2IN&BIT0) keycode+; /从高到低读入452的数据 DCLK_0; /产生时钟上升沿通知CH452输出下一位 DCLK_1; return(keycode); /返回键值 下面举例说明：（1）由于硬件连接方式如下所示： DCLK P2.3 DIN P2.2 LOAD P2.0所以按键中断用到的是P2口的中断且为下降沿中断，当按下某一按键（如K0）执行任务TASK时，则只需将上述接收按键代码的函数Key_Read( void )；放置在P2口中断，当接收到的代码为40H时，则说明按键K0被按下，此时执行任务TASK，可参见基础程序检测程序。（2）当某一按键按下，具体返回的代码值是多少，取决于该按键的硬件连接，即看该按键与CH452A的哪两个引脚相连接，对应值参见下表1：表1 按键对应编码表说明：，CH452 所提供的实际按键代码是表中的按键编码加上40H。数码管显示原理：单片机通过4线串行接口向CH452发送12位数据的过程如下图4所示：图4 单片机向CH452发送数据 输出一位数据，即向DIN 输出最低位数据B0，并向DCLK输出低电平脉冲（从高电平变为低电平再恢复为高电平），其中包括一个上升沿使CH452 输入位数据； 以同样的方式，输出位数据B1B11； 向LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使CH452 加载串行数据。上述发送数据的过程转化为软件程序如下：/发送命令void Send_Command(unsigned cmd)/MSP430单片机向CH452发送命令，Command为12位数据 unsigned char i; LOAD_0; for(i=0;i!=12;i+)/送入12位数据，低位在前if (cmd&1) DIN_1;else DIN_0; / 输出位数据 DCLK_0 ; cmd=1; DCLK_1 ; /上升沿有效 LOAD_1; Delay(1000); 数码管的显示方式可分为两种：（1）指定某位数码管显示某一具体数字，如让第0位数码管显示数字0，对应程序为Send_Command(Dis00);可参见基础程序检测程序。（2）让数码管显示某一不确定的多位数，可参见拓展程序简易计算器中的函数void Display(unsigned int data)；五、实验注意事项（1）在退出下载环境，对该模块进行操作时，一定要先按一下复位键；（2）在将矩阵键盘和数码管模块及msp430LaunchPad插到主板上时，一定要确保主板电源断开；（3）在将模块旁边的拨码开关打开时确保主板电源处于断开状态。六、思考题（1）由于本模块只是实验板的一个组成部分，并非用作专门的计算器，所以只进行4位非负