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1、 課 程 設(shè) 計課 程 單片機的控制系統(tǒng)課程設(shè)計 題 目 鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示 院 系 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 年 月 日11 課程設(shè)計任務(wù)書課程 單片機的控制系統(tǒng)課程設(shè)計題目 鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示專業(yè) 姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：完成鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示?；疽螅?1了解 44 鍵盤的工作原理。2熟悉 SPCE061A 單片機控制數(shù)碼管顯示的方法。3掌握 44 鍵盤的使用方法。4掌握 44 鍵盤控制數(shù)碼管顯示的方法。參考資料：1肖洪兵.跟我學(xué)用單片機J.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8 2
2、何立民.單片機高級教程第1版M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001.63趙曉安.MCS-51單片機原理及應(yīng)用M.天津:天津大學(xué)出版社,2001.3 4李廣第.單片機基礎(chǔ)第1版M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999.55徐惠民.單片微型計算機原理與應(yīng)用M.北京:北京郵電大學(xué)出版社,1996.26 袁勤勇.嵌入式系統(tǒng)構(gòu)件M.北京:北京機械工業(yè)出版社,2002.完成期限 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 年 月 日單片機的控制系統(tǒng)課程設(shè)計目 錄第1章 設(shè)計的研究背景及目的要求11.1 研究背景11.2 設(shè)計目的11.3 硬件選擇11.4 設(shè)計內(nèi)容1第2章 設(shè)計的基本原理及硬件連接方案22.1 4X4鍵盤
3、掃描原理圖22.2 SPCE061A獲取44鍵盤鍵值原理22.3 硬件連接3第3章 軟件設(shè)計方案53.1 設(shè)計步驟53.2 設(shè)計程序6第4章 調(diào)試結(jié)果與分析74.1 調(diào)試結(jié)果74.2 結(jié)果分析7結(jié)論與體會8參考文獻9附錄10第1章 設(shè)計的研究背景及目的要求1.1 研究背景用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示；按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。LED數(shù)碼管的外圍電路一般需要一個限流電阻和加大驅(qū)動電流的晶體管。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二級管
4、顯示字段組成的顯示器，有“8”字段和“米”字段之分，這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。實際上不用驅(qū)動電路即可達到正常亮度，為了可靠性設(shè)計可采用晶體管構(gòu)成驅(qū)動電路。1.2 設(shè)計目的在單片機的產(chǎn)品設(shè)計中，人機界面是非常重要的部分，而且隨著系統(tǒng)的日益復(fù)雜，以及人們對產(chǎn)品的人機交互能力的要求不斷提升，常握單片機系統(tǒng)中的人機界面基礎(chǔ)設(shè)計能力成為了學(xué)習(xí)單片機的基礎(chǔ)課程，而4X4鍵盤的操作和LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示是人機界面設(shè)計的基礎(chǔ)內(nèi)容，掌握這些基礎(chǔ)設(shè)計能力，加深對人機界面的認(rèn)識，同時提高人機界面系統(tǒng)設(shè)計能力。1.3 硬件選擇裝有Windows系統(tǒng)和nSP IDE仿真環(huán)境的PC機一臺，nSP 十六位單片機實驗
5、箱一個。本設(shè)計用到的實驗箱硬件模塊為：SPCE061A核心及周邊電路模塊（包含32個I/O口）。半導(dǎo)體數(shù)碼管，44鍵盤。做此實驗用51板也可以，因為51板也提供了相應(yīng)的LED模組，因為實驗室里面給我們提供了61板，所以我決定選用SPCE061A單片機實驗箱。1.4 設(shè)計內(nèi)容給 44 鍵盤的每個鍵定義一個功能，其中把定義為 09 的鍵盤稱為數(shù)字鍵，把定義成 DEL 的鍵稱為刪除鍵，把定義成 ENT 的鍵成為確認(rèn)鍵，其他鍵稱為保留鍵。如果是數(shù)字鍵按下，把代表數(shù)字顯示在數(shù)碼管上：按鍵按下時，6 位數(shù)碼管靠右邊顯示該鍵的代表數(shù)字；繼續(xù)按鍵時，已經(jīng)顯示在數(shù)碼管上的數(shù)字左移一位，按鍵代表的數(shù)字顯示在最右邊
6、的數(shù)碼管上。第2章 設(shè)計的基本原理及硬件連接方案2.1 4X4鍵盤掃描原理圖鍵盤按其接線方法有：直接式鍵盤、行列式鍵盤（又稱矩陣鍵盤）、串轉(zhuǎn)并鍵盤等；在本設(shè)計中，采用4X4的行列式鍵盤，即鍵盤排列為4行、4列，共16個按鍵。44鍵盤的電路圖如圖 1-3所示，分別定義這16個按鍵盤為KEY116。圖 2-1 44鍵盤電路圖圖中C1C4為44鍵盤的列掃描線，L1L4為44鍵盤的行掃描線。先使行掃描線輸出高電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到與按鍵橫向位置對應(yīng)的4位列碼；如果是有鍵被按下時，則對應(yīng)的列掃描線必然會被讀回高電平，如果是無鍵盤按下時，則讀取的列碼必定全是0（低電平）。這也就可以判斷有無按鍵
7、的按下了。2.2 SPCE061A獲取44鍵盤鍵值原理單片機與該電路連接時，使用4個端口作為輸出口，接4條行掃描線；使用4個端口作為輸入口，接4條列掃描線。使用SPCE061A的IOA815八個端口作44鍵盤的掃描，IOA03接行掃描線，IOA47接列掃描線。IOA15IOA14IOA13IOA12SPCE061A IOA 11 IOA10 IOA9 IOA8L1L2L3L44X4鍵盤C1C2C3C4圖 2-2 SPCE061A和44鍵盤電路連接圖如上圖中，IOA12IOA15設(shè)置為輸出口，接行掃描線；IOA8IOA11設(shè)置為帶下拉電阻的輸入口，接列掃描線。按照44鍵盤的工作原理，先只把IOA
8、12輸出高電平，其他都輸出低電平，掃描IOA8到IOA11四個輸入口的值，如果每個輸入口的值還是0；再把IOA13輸出高電平，其他都輸出低電平，掃描IOA8到IOA11四個輸入口的值，如果每個輸入口還沒有檢測到高電平；從IOA14輸出高電平掃描，從IOA15輸出高電平掃描，直到檢測到高電平，保存掃描行值和列碼。2.3 硬件連接硬件連接圖如圖 2-3，IOA0IOA7連接和6位數(shù)碼管的ag、dp，IOA口的高八位IOA15IOA8連接44鍵盤的L1L4、C1C4，IOB15IOB12連接數(shù)碼管的位信號14，IOB2IOB1連接數(shù)碼管的位信號56，IOB0連接數(shù)碼管的分隔符信號DD。即把JP4、J
9、P5的引腳全部用跳線短接起來，用一根排線連接J28和JP7，注意J27和JP7的連接順序（連接順序為：J27的第0號引腳連接JP7的C4引腳，J27的第7號引腳連接JP7的L1引腳）。abcdefgDP6位數(shù)碼管123456DDIOA0IOA1IOA2IOA3IOA4 IOA15IOA5 IOA14IOA6 IOA13IOA7 IOA12SPCE061AIOB15 IOA11IOB14 IOA10IOB13 IOA9IOB12 IOA8IOB2IOB1IOB0L1L2L3L44X4鍵盤C1C2C3C4圖 2-3 硬件連接圖第3章 軟件設(shè)計方案3.1 設(shè)計步驟1.建立一個新工程cyd，在工程里新
10、建C語言文件main.c。2.拷貝并添加頭文件SPCE061A.c和SPCE061A.inc到新建工程cyd。3.按照程序流程圖編寫程序，如圖3-1所示。開始HI初始化系統(tǒng)取鍵值 確認(rèn)鍵按下確認(rèn)鍵按下標(biāo)志1數(shù)字鍵按下且確認(rèn)鍵沒有按下當(dāng)前顯示的數(shù)字左移一位按鍵代表的數(shù)字顯示在最右邊的數(shù)碼管上刪除鍵按下且確認(rèn)鍵沒有按下當(dāng)前顯示的數(shù)字右移一位最左邊的數(shù)碼管顯示0其他清看門狗圖 3-1 主程序流程圖4. Rebuild All。5.根據(jù)硬件連接圖連接實驗箱電路。6.下載程序到實驗箱，運行。7.觀察實驗箱LED數(shù)碼管的狀態(tài)，分析是否和設(shè)計要求相符。3.2 設(shè)計程序由于程序過多，如附錄所示。第4章 調(diào)試結(jié)
11、果與分析4.1 調(diào)試結(jié)果給 44 鍵盤的每個鍵定義一個功能，其中把定義為 09 的鍵盤稱為數(shù)字鍵，把定義成DEL的鍵稱為刪除鍵，把定義成ENT的鍵成為確認(rèn)鍵，其他鍵稱為保留鍵。如果是數(shù)字鍵按下，把代表數(shù)字顯示在數(shù)碼管上：按鍵按下時，6位數(shù)碼管靠右邊顯示該鍵的代表數(shù)字；繼續(xù)按鍵時，已經(jīng)顯示在數(shù)碼管上的數(shù)字左移一位，按鍵代表的數(shù)字顯示在最右邊的數(shù)碼管上。如果是刪除鍵按下時，每按一次刪除鍵顯示在最右邊數(shù)字被刪除，其他數(shù)字右移一位，最右邊一位顯示 0，比如在第 5 個數(shù)碼管上顯示“8”，在第 6 個數(shù)碼管上顯示“9”，當(dāng)按一次刪除鍵時，在第 6 個數(shù)碼管上顯示“8”，第 5 個數(shù)碼管顯示按鍵前第四個數(shù)
12、碼管顯示的內(nèi)容（或者說刪除了9）。4.2 結(jié)果分析此設(shè)計驗證了鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示的功能?？赡軙霈F(xiàn)的問題就是在按鍵時候需要注意，當(dāng)保留鍵按下時，不做任何操作。當(dāng)按確認(rèn)鍵時，按任何鍵將不起作用。結(jié)論與體會設(shè)計結(jié)論：1. 設(shè)計中我遇到了按鍵分辨的問題。2. 我采用的解決方法是自己在紙上記下自己定義的功能。3. 此次設(shè)計的優(yōu)點是程序簡單，不過缺點是操作繁瑣。很難理清按鍵順序。4. 我建議能夠簡化操作步驟，使電路圖連接更清晰。操作起來能夠得心應(yīng)手。心得體會：單片機是一門非常重視實踐的技術(shù)，不能總是看書，但要學(xué)習(xí)它首先應(yīng)看書，對單片機引腳、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器和原理有一定地了解和感官認(rèn)識，它的是
13、怎樣工作的，能干些什么？剛開始時，也許你看不明白，但這并不要緊，因為你還缺乏實踐經(jīng)驗?，F(xiàn)在單片機應(yīng)用廣泛,因此各個廠家分別推出了自己的單片機,按內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系派系分：51系列、PIC系列、AVR系列、摩托羅拉等等!因為他們的編程方法和調(diào)試過程以及內(nèi)部指令結(jié)構(gòu)有一定的相似,只要學(xué)精通一款就OK了!尤其是用C語言編程,就幾乎不用分什么派系,但是我們要選擇一款有代表性的知識范圍廣,并且入門容易,書籍多。一般來說，MCS-51系列單片機已經(jīng)得到廣泛的普及和應(yīng)用，市場上它的資料也比較多，用的人也很多。參考文獻1肖洪兵.跟我學(xué)用單片機J.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8 2何立民.單片機高級教程第
14、1版M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001.63趙曉安.MCS-51單片機原理及應(yīng)用M.天津:天津大學(xué)出版社,2001.3 4李廣第.單片機基礎(chǔ)第1版M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999.55徐惠民.單片微型計算機原理與應(yīng)用M.北京:北京郵電大學(xué)出版社,1996.2 6 袁勤勇.嵌入式系統(tǒng)構(gòu)件M.北京:北京機械工業(yè)出版社,2002.附錄#include SPCE061A.h#include Dig.h#include Key.hint main(void)int Ent_Flag = 0;unsigned int uiKey;unsigned int uiData6 = 1,0,0,
15、0,0,1;uiData0 = 0;uiData5 = 0;Key_Init();DIG_Init();while(1)uiKey = Key_Get();switch(uiKey)Case KEY_0:if(Ent_Flag = 0)uiData0 = uiData1; uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 7; break;case KEY_1:if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1;uiData1 = uiData2;uiData2
16、= uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 8; break; case KEY_2: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1;uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 9; break;case KEY_3: break;case KEY_4:if(Ent_Flag = 0)uiData0 = uiData1; uiData1 = uiData2;uiData2 = uiDa
17、ta3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 4; break;case KEY_5: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1;uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 5; break;case KEY_6: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1; uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;u
18、iData4 = uiData5;uiData5 = 6;break;case KEY_7: break;case KEY_8: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1;uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 1;break;case KEY_9: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1; uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4
19、= uiData5;uiData5 = 2;break;case KEY_A: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1;uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 3;break;case KEY_B:break;case KEY_C: if(Ent_Flag = 0) uiData5 = uiData4; uiData4 = uiData3;uiData3 = uiData2;uiData2 = uiData1;uiData1 = uiData
20、0;uiData0 = 0; break;case KEY_D: if(Ent_Flag = 0) uiData0 = uiData1; uiData1 = uiData2;uiData2 = uiData3;uiData3 = uiData4;uiData4 = uiData5;uiData5 = 0; break;case KEY_E: break;case KEY_F: Ent_Flag = 1;break;default:break;DIG_Set(1,g_DatauiData0); DIG_Set(2,g_DatauiData1); DIG_Set(3,g_DatauiData2);
21、 DIG_Set(4,g_DatauiData3); DIG_Set(5,g_DatauiData4); DIG_Set(6,g_DatauiData5); *P_Watchdog_Clear = 0x0001; 課程設(shè)計成績評價表課程名稱單片機的控制系統(tǒng)課程設(shè)計題目名稱鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師姓名職稱序號評價項目指 標(biāo)滿分評分1工作量、工作態(tài)度和出勤率按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要求，工作努力，遵守紀(jì)律，出勤率高，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，善于與他人合作。202課程設(shè)計質(zhì)量課程設(shè)計選題合理，計算過程簡練準(zhǔn)確，分析問題思路清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文理通順，撰寫規(guī)范，圖表完備正確。453創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識，對前人工作有一些改進或有一定應(yīng)用價值。54答辯能正確回答指導(dǎo)教師所提出的問題。30總分評語：指導(dǎo)教師： 年 月 日
單片機課程設(shè)計鍵盤輸入在LED數(shù)碼管上的顯示
