课程键盘矩阵说明书.doc

4×4矩阵键盘之电子琴-- 课程设计
专业: 车辆工程
班级: 车辆 1303
组别: 第二组
指导教师: 任性

摘要
电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控制器,附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。本系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高等,具有一定的实用和参考价值。
关键词:AT89C51,矩阵键盘,LED显示管,扬声器。
目录
摘要 1
1 引言 3
目的和意义 3
主要芯片简介 3
2 系统分析 4
系统组成 4
系统工作原理 4
3 系统硬件设计 7
系统硬件总体设计 7
(模块)一 7
(模块)二 8
4 系统软件设计 8
系统软件总体设计 8
子系统一 9
9
5 系统使用说明 13
系统安装及配置说明 13
系统运行环境 13
系统安装及配置 13
系统操作说明 13
6 结论 14
参考文献 15
附录 16
1 引言
本系统主要研究内容
本系统设计在课题要求的基础上做了一些延伸,制作了一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计
:
(1)键盘矩阵识别。即矩阵扫描,显示当前按键。
(2)不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。
主要芯片简介
AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
    AT89S51具有如下特点:40个引脚(引脚图如图1-2所示),4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
2 系统分析
系统组成
本系统只要以51单片机为主控核心,与矩阵键盘、扬声器、LED显示管模块一起组合而成。具体如下:
系统工作原理
4X4行列式键盘识别及显示原理如下:
组成键盘的按键有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式多种,但不管什么形式,其作用都是一个使电路接通与断开的开关。目前微机系统中使用的键盘按其功能不同,通常可分为编码键盘和非编码键盘两种基本类型。
编码键盘:键盘本身带有实现接口主要功能所需的硬件电路。不仅能自动检测被按下的键,并完成去抖动、防串键等功能,而且能提供与被按键功能对应的键码(如ASCII码)送往CPU。所以,编码键盘接口简单、使用方便。但由于硬件电路较复杂,因而价格较贵。
非编码键盘:键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖动等功能均由软件完成。目前微机系统中,一般为了降低成本大多数采用非编码键盘。
键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产生4个基本功能。
(1)去抖动:每个按键在按下或松开时,都会产生短时间的抖动。抖动的持续时间与键的质量相关,一般为5—20mm。所谓抖动是指在识别被按键是必须避开抖动状态,只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别正确无误。去抖问
题可通过软件延时或硬件电路解决。
(2)防串键:防串键是为了解决多个键同时按下或者前一按键没有释放又有新的按键按下时产生的问题。常用的方法有双键锁定和N键轮回两