4x4键盘设计说明书.doc

4x4键盘在单片机上的应用
摘要
近年来随着电子产品的高速发展,单片机作为核心部件的正在不断深入各个电子产品的控制中,同时带动电子产品向着小型化、多功能化、智能化、高速化方向发展。比如,我们平常所使用的电饭煲、电冰箱、空调、计算器等电子产品都将单片机作为主要的控制器,使产品的控制和结果都变得简单化。然而仅是单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
在嵌入式PC应用系统中,作为人机交互设备的键盘,往往采用结构简单按键少的矩阵键盘。标准键盘虽然能直接与嵌入式PC机的PS/2接口相连,但是体积大,按键多,不能满足需求,本文提出用一种AT89C52单片机实现具有标准PS/2接口的矩阵键盘,具有便捷,实用的特点。
关键词:接口,键盘,AT89C52,LCD1602
目录
摘要 I
1 前言 1
2 总体设计 2
设计要求 2
整体方案设计 2
方案论证 2
方案比较 3
3 硬件设计 4
AT89C51单片机的功能 4
复位电路的设置 5
4X4键盘设计 6
单片机模块 7
LCD1602模块 8
整体电路设计 9
4 软件设计 11
5 KEIL与PROTEUS联调 12
结论 13
参考文献 14
附录1:电路总图 15
附录2:软件代码 16
1 前言
随着社会经济的快速发展,人们对自动控制要求的地方也越来越多。而在生活和生产的各领域中,凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现;从简单到复杂,从空中到地面,几乎是凡能想像到的地方都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍,但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目,因此,单片机的应用大有想像和拓展空间。
单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化,有助于提高劳动效率,减轻劳动强度,提高产品质量,改善劳动环境,减少能源和材料消耗,保证安全等。
单片机因其性价比高, 处理能力强, 且抗干扰能力好, 在医疗器械、机电液控制、数据传输等各类工控系统和设备仪器中得到广泛应用。一方面, 在实际应用中, 单片机经常需要将采集到的数据发送给PC机进行处理或保存等; 另一方面, 工控系统和设备仪器设计, 因环境或软硬件资源的限制, 也往往需要不同的通信接口。比如, 很多工控PC机的键盘接口因受恶劣环境不利于键盘的使用而处于闲置状态。因此, 设计一个具有通用性的4x4键盘通信接口既方便PC机进行外设扩展, 又丰富了单片机的接口资源。目前, 单片机协议进行通信较多的是单片机接收4x4键盘设备的数据, 而以单片机做为键盘与PC机通信则较为少见。
但是,单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上,更重要的意义还在于:单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能使用单片机通过软件编程的方法来实现。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术,称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念,是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及,微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。
2 总体设计
设计要求
利用51单片机设计一4x4行列键盘,并在LCD上显示键值。同时显示的键值为0~9、A~D、#、*、这十六个值。
整体方案设计
本设计的整体思路是:利用4x4键盘,通过AT89C52单片机接收4x4键盘的键值,并显示在LCD1602上。
方案论证
设计中采用了三个方案,具体的方案见方案一、方案二和方案三。
方案一:普通键盘设计方案
采用普通的4x4键盘,通过键盘扫描得到键值,有单片机控制并显示在LCD上,优点是成本低,设计简单数字显示比较直观,缺点是键盘扫描效率不够且容易出错。
4x4键盘
AT89C52
单片机
LCD1602
显示
普通键盘整体方案一框图
方案二:数码管显示设计方案
采用普通的4x4键盘,通过键盘扫描得到键值,由单片机控制并显示在数码管上,优点是成本低,设计简单,键盘自动扫描,自动识别,自动编码,有键按下时才发送数据,因此减轻了CPU的负担,缺点是数码管显示不直观。
4x4键盘
AT89C52
单片机
数码管
显示
4x4键盘整体方案二框图
方案比较
由于方案一采用的是4X4键盘,设计需要CPU不断的扫描键盘,占用了大量的CPU资源,方案二利用4x4键盘,设计需要CPU不断的扫描键盘,占用了大量的CPU资源,并且用数码管显示不够直观,交互界面不够好,
因此综合方案