完整word版4X4键盘输入LCD1602输出.docx

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完整word版4X4键盘输入LCD1602输出

物理与电信工程学院

专业课程设计报告

2学期2018～2019学年第

lcd16024*4矩形键盘输入，显示

业：

专

班级：

学号：

姓名：

指导教师姓名：

日年月

1

课程设计报告

【课题名称】4*4矩形键盘输入，lcd1602显示

【摘要】键盘输入与液晶显示系统是单片机应用中最常见的一种形式，几乎涉及到人们日常生产和生活中的各个方面。

键盘是用于实现单片机应用系统中的数据和命令的输入，液晶显示器LCD能使人直观的获得需要了解的信息。

实现人机的交流互动。

本次课程设计作为实践教学的一个重要环节，以4*4矩阵键盘按键输入数据，以1602液晶显示。

并使用Proteus软件对所设计的电路进行仿真，仿真结果是在1602液晶上显示所按下的键值。

因此，对液晶显示与键盘系统的研究与应用是很有必要的，对于我们今后的学习有着很强的推动作用。

【关键词】Proteus仿真，AT89C51，lcd1602,4*4矩阵键盘

一、引言

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

[1][2]

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

lcd1602:

16字×2行的字符型液晶显示器显示模块可以与8位或4位微处理器直接接口，

其内置式字符发生器ROM可提供160种符合工业标准的字符，包括全部英文大小写字母，阿拉伯数字，以及32个特殊字符或符号，其内置的RAM可以根据用户需要，由用户自行设计字符或符号，其指令系统为用户提供了方便的操作指令，点阵字符型液晶显示模块采用了+5V单电源供电，功耗低。

二、总体方案设计

单片机的P1口的P30~P3.7连接4X4矩阵键盘，P00~P0.7连接lcd1602，当4X4矩阵键盘中的某一按键按下时，lcd1602上显示对应的键号。

例口，1号键按下时，数码管显示“1”；2号键按下时，数码管显示“2”等等。

2

根据矩阵式键盘的特点,进行键盘控制系统的整体研究与设计，LED实时显示按键信息，采用软伴扁程的方法实现按键信息的提职和显示。

电子技术应用方向，单片机应用。

可以实现两位数的输入，及修改。

每位可以是1-f的任意位输人。

[2]

我们先读懂了书上的参考程序，掌握了LCD液晶显示器的功能及使用方法。

在此基础上，对源程序进行改编，加工，填入了能满足实验要求的子程序。

通过调用这些子程序，最终使我们的程序实现我们要求的功能。

我们对每个子程序进行了详细的分析和编写，在确定方案之后，我们对每个程序进行了单独的调试，并在综合起来之后进行了系统的仿真，解决意料之外的问题比如LCD的显示，4*4矩阵键盘触碰无反应问题等等，最终实现了基本的操作功能。

三、设计原理分析

AT89C52：

AT89C52为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。

功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

主要管脚有：

XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz

晶振。

RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。

P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39

脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的

方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

3

P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），

引脚号功能特性

T2，时钟输出P1.0

T2EX（定时/P1.1

计数器2

表2-1P1.0和P1.1的第二功能

P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或16位地数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。

Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。

P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

[3]

respack：

排阻接在51单片机的P0口，因为P0口内部没有上拉电阻，不能输出高电平，所以要接上拉电阻。

排阻就是好多电阻连载一起，他们有一个公共端。

1端为公共端接VCC或地，看是上拉还是下拉，其他接要操作的端口。

。

排阻通常都有一个公共端，在封装表面用一个小白点表示。

其颜色通常为黑色或黄色。

排阻一般应用在数字电路上，比如：

作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。

使用排阻比用若干只固定电阻更方便。

[3]

4

：

Lcd16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。

[4]

1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

[5]

1602采用标准的16脚接口，其中：

第1引脚：

GND为电源地。

第2引脚：

VCC接5V电源正极。

第3引脚：

V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。

第4引脚：

RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

第5引脚：

RW为读写信号线，高电平

（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。

第6引脚：

E（或EN）端为使能（enable）端,高电平

（1）时读取信息，负跳变时执行指令。

第7～14引脚：

D0～D7为8位双向数据端。

第15～16脚：

空脚或背灯电源。

第15引脚背光正极，第16引脚背光负极。

四、具体电路实现

把一个多功能的复杂程序划分为若干简单的，功能单一的程序模块，各程序模块完成明确的任务，实现某个具体功能，再具体需要时调用相应的模块即可。

4、1.矩阵键盘

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。

在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。

这样键盘中按键的个数是4×4个。

这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

5

矩阵键盘图4-1

AT89C52

2.4、个外中断口，2同时内含输出（I/O）端口，40AT89C52有个引脚，32个外部双向输入/可以按AT89C522个读写口线，个全双工串行通信口，3个16位可编程定时计数器,2存储器结合在一Flash照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器可有效地降低开发成本。

起，特别是可反复擦写的

引脚图4-2AT89C52图液晶LCD1602、43.个不同的点阵字符160（液晶模块内部的字符发生存储器CGROM）已经存储了1602图形，这些字符有：

阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，显示时模块把地中的点阵字符图形显示出来，下图为功能令。

址41H6说明D0D1D5D4D3D2RSR/WD7D6

并且设定填满_x0010_H,将DDRAM清显示1000000000ぜ?

（ACDDRA的地址计数的地址计数（AC归设DDRA*

0

0

0

0

0

0

0

1

0

并且将游标移到开头原点位ぜ?

DDRAM的内个指令不改增，光标或闪烁向右移动A进入模I/D=S1

0000000I/D

AI/D=，光标或闪烁向左移动设置指整个显示移减显示开BC01D00000ON[C=1:

游[D=1:

整体显ON控制指]

游标位置反白允[B=1光标或显示移位指令可使光标或显示光标或*

0

R/L

0

1

0

0

*

0

S/C

没有读写数据的情况下，向左或向右示移位的内指令不改DDRAM双单功能设],[N=0/1[DL=0/4/位数*0000*NF1DL

]

],[F=0/1,5*8/5*1点阵显示模显地址设置指令设CGRACGRAAC0AC4

0

AC1

0

AC3

0

1

AC2

AC5

设,

址指CGRA地地址设置指令设DDRA设DDRAAC0AC1

010AC5AC4AC3AC20

两00H~4FH址。

一行地址范DDRA第二DDRA地地址第一00H~2780位一行40H~67H加上E7H]

二行C0A7H，模块正在进行：

忙标志,BF=B读忙标AC0AC2AC1AC401BFAC6AC5AC3

部操作，此时模块不接受任何外部指和地

模块可以接受外部的BF=和数据同时可以读出地址计数令和数的值（ACRAMD7-D写入到内部将数RAD0D2D3D1D610D7D5D4

将（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

中CGRA户自定义的字符写点的字D4~DD7~D00数指令4-1

7

实验流程图如下

开始

N

有无按键？

Y

lc显示所按数字

结束

总结和体会五、

通过了本次的课程设计，我们成功的将课堂上学习的知识通过软件仿真出来，通过的使用。

我们也学会如何使用我们学会了LCD运用课堂上学习到的分析元器件的方法,联合进行单片机系统的程序调试及仿真开发。

这些实践大大地加深了我和keilproteus们对单片机使用过程的理解，也让我们对单片机程序的编程更加熟悉。

虽然在这个过程中也遇到了一些无法预料到的的困难，但是经过学习和讨论，我们都将其一一克服。

总仿真软件的了解和使用，还学到之，经过这次的研究性教学，我们不仅加深了Proteus了许多课本上没有涉及知识，练习了电路原理图的设计和仿真运行，同时对本学期学习的单片机课程进行了一次全面的复习和巩固，收益很大。

【参考文献】清华大学出版社.单片机原理与接口技术.[1]赵嘉蔚，张家栋，霍凯，肖燕彩.单片机原理、接口及应用南京大学出版社[2]朱大奇，李念强.。

清华大学出版社（单片机原理及其接口技术第二版）[3]胡汉才.,

.机械工业出版社.[4]张家田液晶显示器件应用技术机械工业出版社..[5]刘法治常用电子元器件及典型芯片的应用技术

8

【附件】实验程序：

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitrs=P2^4;

sbitlcden=P2^5;

sbitsetting=P3^0;

ucharlocation=0;

ucharnum,NUM1;

charKEY;

ucharcodetable[]=DISPLAY;

ucharcodetable1[]=;

unsignedcharcodea[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7};

voiddelay（uintz）

{

uintx,y;

for（x=z;x>0;x--）

for（y=110;y>0;y--）;

}

voidwrite_com（ucharcom）

{

rs=0;

lcden=0;

P0=com;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidwrite_date（uchardate）

{

rs=1;

lcden=0;

P0=date;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidinit（）

{

write_com（0x38）;

9

write_com（0x0c）;

write_com（0x06）;

write_com（0x01）;

write_com（0x80）;

for（num=0;num<15;num++）

{

write_date（table[num]）;

delay（5）;

}

write_com（0x80+0x40）;

for（num=0;num<12;num++）

{

write_date（table1[num]）;

delay（5）;

}

write_com（0x80）;

write_date（''）;

}

unsignedcharcoding（unsignedcharm）

{

unsignedchark;

switch（m）

{

case（0x18）:

k='f';break;

case（0x28）:

k='e';break;

case（0x48）:

k='d';break;

case（0x88）:

k='c';break;

case（0x14）:

k='b';break;

case（0x24）:

k='a';break;

case（0x44）:

k='9';break;

case（0x84）:

k='8';break;

case（0x12）:

k='7';break;

case（0x22）:

k='6';break;

case（0x42）:

k='5';break;

case（0x82）:

k='4';break;

case（0x11）:

k='3';break;

case（0x21）:

k='2';break;

case（0x41）:

k='1';break;

case（0x81）:

k='0';break;

}

return（k）;

}

10

//=====================按键检测并返回按键值==========================

unsignedcharkeynum（void）

{

unsignedcharrow,col,i;

P1=0xf0;

setting=1;

if（（P1&0xf0）!

=0xf0）

{

delay（20）;

if（（P1&0xf0）!

=0xf0）

{

row=P1^0xf0;//确定行线

i=0;

P1=a[i];//精确定位

while（i<4）

{

if（（P1&0xf0）!

=0xf0）

{

col=~（P1&0xff）;//确定列线

break;//已定位后提前退出

}

else

{

i++;

P1=a[i];

}

}

}

else

{

return0;

}

while（（P1&0xf0）!

=0xf0）;

return（row|col）;//行线与列线组合后返回

}

elseif（setting==0）

{

delay（150）;

if（setting==0）

{

if（location==0）

11

{

write_com（0x0f）;//开闪烁

write_com（0x80+0x46）;

}

elseif（location==1）

{

write_com（0x0f）;//开闪烁

write_com（0x80+0x47）;

}

elseif（location==2）

{

write_com（0x80+0x47）;

write_com（0x0c）;//开闪烁

}

location++;

if（location>=3）

location=0;

}

return0;

}

else

0无键按下时返回//return0;

}

voidmain（void）

{

init（）;

while

（1）

{

KEY=keynum（）;

if（KEY!

=0）

{

NUM1=coding（KEY）;

if（location==1）

{

write_com（0x80+0x46）;

write_date（NUM1）;

write_com（0x80+0x46）;

}

elseif（location==2）

{

write_com（0x80+0x47）;

write_date（NUM1）;

12

write_com（0x80+0x47）;

}

}

}

}

仿真图：

13