单片机优秀课程设计模拟键盘输入及显示系统标准设计.doc
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1、课 程 设 计 说 明 书课程名称:单片机应用基础 设计题目:模拟键盘输入及显示系统设计专 业 :机械设计制造及其自动化指导老师 : 设 计 者 : 学 号 : 目 录第一章 课程设计目标和要求 11.1课程设计目标和要求 11.2课程设计预备知识 11.3课题设计任务 2第二章 总体设计介绍对系统设计总体认识及处理方案,并对采取方案进行论证第三章 硬件设计介绍本系统所选择多种芯片功效、引脚、对应命令控制字格式等,画出系统工作原理图及实现方法第四章 软件设计介绍本系统关键功效模块程序框图,和总体程序框图和设计思绪第五章 系统调试介绍系统调试过程和出现问题、处理方法第六章 结束语简述课程设计收获
2、、体会和对本教学步骤意见和提议参考文件第一章、 课程设计目标和要求1.1 课程设计目标和要求单片机应用基础课程设计是学好本门课程又一关键实践性教学步骤,课程设计目标就是配合本课程教学和平时试验,以达成巩固消化课程内容,深入加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力训练,启发创新思维,使之含有独立单片机产品和科研基础技能,是以培养学生综合利用所学知识过程,是知识转化为能力和能力转化为工程素质关键阶段。1.2课程设计预备知识总来说,设计者要含有Mcs-51单片机相关硬件及软件知识,汇编语言编程或C语言编程相关知识,IO接口相关知识,WAVE6000集成调试软件应用,能利用PROTEUS软件绘制
3、系统工作原理,一定设计经验等等。此次设计所要掌握部分基础知识以下:(1)键盘工作原理键盘是由若干按键组成开关矩阵,是嵌入式控制系统一个输入部件。键盘分两种:一个是独立式按键,另一个是矩阵式按键。图所表示。独立式按键用比较少,能够直接和单片机P1口某一位进行连接,经过判定这一位状态知道是否有键输入。在应用中通常需要数量较多按键,为了降低I/O口占用,通常将按键排列成矩阵形式,图所表示。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是经过一个按键加以连接。这么,一个端口(如P1口)就能够组成4*4=16个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区分越显著,比如再多加一条线
4、就能够组成20键键盘,而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见,在需要键数比较多时,采取矩阵法来做键盘是合理。 独立式键盘和4*4矩阵式键盘矩阵式结构键盘显然比直接法要复杂部分,识别也要复杂部分,上图中,行线经过电阻接正电源,并将列线所接单片机I/O口作为输出端,而行线所接I/O口则作为输入。这么,当按键没有按下时,全部输出端全部是高电平,代表无键按下。行线输出是低电平,一旦有键按下,则输入线就会被拉低,这么,经过读入输入线状态就可得悉是否有键按下了。(2)LED显示接口及原理LED是发光二极管英文缩写,LED显示器是由发光二极管组成,它在单片机中应用很普遍。通常所说LED显示器由7个发
5、光二极管组成,其排列形状图所表示。另外,显示器中还有一个圆点型发光二极管以dp表示,用于小数点表示。经过七个发光二极管亮暗不一样组合,能够显示多个数字、字母和其它符号。LED显示中发光二极管共有两种连接方法:共阳极接法:把发光二极管阳极连在一起组成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这么阴极端输入低电平段发光二极管就导通点亮,而输入高电平则不亮。共阴极接法:把发光二极管阴极连在一起组成公共阴极。使用时公共阴极接地。这么阳极端输入高电平段发光二极管就导通点亮,而输入低电平则不亮。控制数码管驱动级控制电路有静态式和动态式两类:静态驱动:它是指每个数码管全部要用一个译码器译码驱动。动态驱动:它是所数码
6、管使用一个专门译码驱动器,使各位数码管逐一轮番显示,它扫描速度极快,所以显示效果和静态驱动相同。采取动态数码管显示,能够大幅度地降低硬件成本和电源功耗,因为某一时刻只有一个数码管工作,就是所谓分时显示,显示所需要硬件电路可分时复用。 共阴极 共阳极 符号和引脚 如表1为共阳极和共阴极代码表表1 十六进制数字形代码表字型共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H灭FFH00H880H7F
7、H(3) 键盘输入和LED显示设计中经过键盘输入到单片机中,由程序控制找到输入点,计算键码,调用显示模块,把输入数值经过LED显示器显示出来。(1) 判定键盘中有没有键按下: 将全部行线P1.0到P1.3置低电平,然后检测列线状态。只要有一列电平为低,则表示键盘中有键被按下,而且闭合键在低电平线和4根行线相交叉4个按键之中。若全部列线均为高电平,则键盘中无键按下。 (2) 判定闭合键所在位置: 在确定有键按下后,即可进入确定具体闭合键过程。其方法是:将行线置为低电平,即在置行线为低电平时,其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后,再逐行检测各列线电平状态。若某列为低,则该列线和置为低电平行
8、线交叉处按键就是闭合按键。检测方法是P1.4-P1.7输出全“1”,读取P1.0-P1.3状态,若P1.0-P1.3为全“0”,则无键闭合,不然有键闭合。 (3) 去除键抖动:当检测到有键按下后,延时一段时间再做下一步检测判定。 (4) 识别:当确定键按下时,经过软件计算键码找到相对位置数据调用显示模块把数字或字母显示出来或实现其它功效。1.3课题设计任务依据给定任务要求选择适宜单片机和其它电子元器件,进行系统硬件电路设计和软件编程,依据系统制作并调试系统电路板,使之实现任务要求。相关参数选择要求符合国家标准。具体设计内容以下:1. 模拟键盘输入及显示模块。2. 设计系统工作原理图,利用PRO
9、TEUS软件绘制系统工作原理图;3. 系统控制程序设计、调试及实现:(1)依据要求,写出完整程序步骤图;(2)将设计程序输入、汇编,排除语法错误,生成*.OBJ文件;(3)按所设计原理图,在试验平台上连线,检验无误;(4)将目标文件传送到试验系统,实施并运行调试该程序,最终实现控制要求4. 写出设计说明书,说明书格式见附录,3000字左右第二章、模拟键盘输入及显示模块总体设计1、明确任务依据课题要求确定所要设计任务,分析后确定设计一个4x4矩阵键盘识别和7段数码管动态显示综合系统,控制4个7段数码管动态扫描显示4x4矩阵键盘上按下按键所对应值,第一次按下后,每按下一次键数码管上数字左移一位;另
10、外设一个功效键,当按下此功效键后数码管上将显示设计者学号,先显示一段时间,然后显示6230一段时间,以后将显示器清零,等候下一次输入。2、 硬件和软件功效划分系统硬件配置和软件设计是紧密地联络在一起,且硬件和软件含有一定交换性,硬件完成部分功效,能够提升工作速度,但降低了系统柔性。若用软件替换一些硬件功效,可增加系统柔性,但降低系统工作速度。所以,总体设计时,应综合考虑,合理划分硬件和软件功效。经过分析后,确定4x4矩阵键盘用于单片机系统输入,4个数码管用于显示按键所对应值及显示设计者学号,而单片机则用于逻辑控制和程序实施,程序则是为实现所设计功效而编写。经过论证,该方案能够实现课程设计所要求
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