4X4矩阵键盘及显示电路设计
4X4矩阵键盘及显示电路设计
FPGA在数字系统设计中的广泛应用，影响到了生产生活的各个方面。在FPGA 的设计开发中，VHDL语言作为一种主流的硬件描述语言，具有设计效率高，可靠性好，易读易懂等诸多优点。作为一种功能强大的FPGA数字系统开发环境，Altera公司推出的Quar-tUSⅡ，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程，为使用VHDL语言进行FPGA设计提供了极大的便利。矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备，在各种电子设备上有着广泛的应用，通过7段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。在设计机械式矩阵键盘控制电路时，按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。本文在QuartusⅡ开发环境下，采用VHDL语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8次按键数值的矩阵键盘及显示电路。
一、矩阵键盘及显示电路设计思路
矩阵键盘及显示电路能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上，每次新的按键值显示在最右端的第O号数码管上，原有第0～6号数码管显示的数值整体左移到第1～7号数码管上显示，见图1。总体而言，矩阵键盘及显示电路的设计可分为4个部分：
(1)矩阵键盘的行及列的扫描控制和译码。该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号，控制行扫描信号输出，然后根据行及列的扫描结果进行译码。
(2)机械式按键的防抖设计。由于机械式按键在按下和弹起的过程中均有5～10 ms的信号抖动时间，在信号抖动时间内无法有效判断按键值，因此按键的防抖设计是非常关键的，也是该设计的一个重点。
(3)按键数值的移位寄存。由于该设计需要在8个数码管上依次显示前后共8次按键的数值，因此对已有数据的存储和调用也是该设计的重点所在。
(4)数码管的扫描和译码显示。由于该设计使用了8个数码管，因此需要对每个数码管进行扫描控制，并根据按键值对每个数码管进行7段数码管的译码显示。
二、矩阵键盘及显示电路的实现
本文所设计的矩阵键盘及显示电路的电路符号如图2所示。其中，clk为时钟信号输入端(频率可为1 024～32 768Hz);start为清零控制端;kbrow为列扫描信号输入端;kbeol为行扫描信号输出端;scan为数码管地址扫描信号输出端;seg7为数码管显示信号输出端。
图1 矩阵键盘及显示电路原理图
图2 矩阵键盘及显示电路的电路符号
如图1所示，全部代码由7个进程(process)组成。其中，进程P1和P2用于对列扫描输入信号kbrow进行读取，并通过或非运算产生行扫描使能控制信号en对行扫描输出信号kbcol进行控制，并生成一个与kbcol对应的状态信号state。若没有按键被按下(即kbrow="0000")，则en= '1'，行扫描输出信号kbcol 不断循环扫描各行;若有按键被按下，en=‘O’，则行扫描停止，并锁存当前kbcol 的值。进程P1和P2的代码如下：
P1:process(clk,kbrow)
begin
en < =not (kbrow(0) or kbrow(1) or kbrow(2) or kbrow(3));
if(cle?event and clk =…1?) then
if en =…1? then count < =count +1；
end if;
end if;
end process;
P2:process(clk)
begin
if clk?event and clk =…1? then
case count is
when “00”= >kbcol < =“0001”;
state < =“00”;
when “01” = >kbcol < =“0010”;
state < =“01”;
when “10” = >kbcol < =“0100”;
state < =“10”;
when “11” = >kbcol < =“1000”;
state < =“11”;
when others = >kbcol < =“1111”;
end case;
end if;
end process;
进程P3使用“case…when”语句，根据状态信号state的值(即kbcol的值)和列扫描输入信号kbrow的值进行按键值译码，生成一个4位二进制按键数值信号dat，用以记录当前按键值。例如，当kbcol=“0010”，kbrow=“0001”时，“B”键按下，dat=“1011”。进程P3的代码在此不再赘述。
进程P4和P5用于按键的防抖和按键值的移位寄存。通过将行扫描使能控制信号en不断赋给一个8位二进制变量reg8，再将reg8赋给8位二进制信号key，实现对按键状态的记录，然后通过对key的各位数值进行与运算，生成防抖控制信号fnq。一旦有按键按下，en=‘O’，则即便是按键在抖动，key中至少也有1位数值为‘0’，从而使fnq=‘O’。只有当按键再次弹起，并且在连续8个时钟周期内不再有新的按键按下，key的数值全为‘1’，则fnq=‘1’，fnq产生一个上升沿，从而触发按键数值信号dat进入数值寄存信号temp(32位二进制数)的第0～3位，并将temp原来的第0～27位左移到第4～31位，实现1次按键按下的数值存储。进程P4和P5的代码如下：
P4:process（clk）
Variable reg8 :std_logic_vector(7 downto 0);
BEGIN
If(clk? event and clk = …1?) then
Reg8 : =reg8(6 downto 0) &en;
end if;
key < =reg8;
end process;
fnq <=key(0) and key(1) and key(2) and key(3)
and key(4) and key(5) and key(6) and key(7);
P5:process(fnq ,star)
BEGIN
IF star=?0? then
temp <=“00000000000000000000000000000000”;
elsif(fnq?event and fnq =…1?) then
temp < =temp (27 downto 0) &dat;
end if;
end process;
进程P6用于将数值寄存信号temp的32位二进制数分配给8个数码管，从而生成数码管地址扫描输出scan，以及数码管数值信号data(4位2进制数)。进程P6代码如下：
P6:process(clk,temp,cnt8)
begin
if clk event and clk=‘1’ then cnt8<=cnt8+1;
end if;
case cnt8 is
when 0 = >scan < =“000”;data < =temp(3 downto 0);
when 1 = >scan < =“000”;data < =temp(7 downto 4);
when 2 = >scan < =“000”;data < =temp(11 downto 8);
when 3 = >scan < =“000”;data < =temp(15 downto 12);
when 4 = >scan < =“000”;data < =temp(19 downto 16);
when 5 = >scan < =“000”;data < =temp(23 downto 20);
when 6 = >scan < =“000”;data < =temp(27 downto 24);
when 7 = >scan < =“000”;data < =temp(31 downto 28);
when others =>null;
end case;
end process
进程P7用于将数码管数值信号data译码成为7段数码管显示输出seg7，进程P7的代码在此不再赘述。值得注意的是，本文设计的矩阵键盘及显示电路在按键防抖和数据寄存部分设计得更加简洁可靠，实现的功能更加强大，其具有如下特点：
(1)为了实现按键防抖，本文采用对按键状态连续记录的方式，即在按键弹起后连续8个时钟周期均无按键信号才确认1次按键有效，从而避免了按键按下和弹起过程中的数据抖动，相比于使用计数器从按键按下开始计数，直到5～10 ms后才让按键有效的防抖方式，这里设计的按键防抖更加可靠，且可有效避免长时间按下按键产生的重复数据输出，使每次按键无论时间长短均可且只会产生1次数据输出。另外，当电路采用32 768 Hz以上的时钟作为系统时钟时，可以通过增加按键状态连续记录的时钟周期数，实现可靠的防抖。
(2)该设计采用一个32位一维数组temp作为数据寄存器，使用移位寄存方式，实现了对连续8次按键数据的存储和调用，从而可以在8个数码管上连续显示数据。
三、仿真结果分析
本文设计的矩阵键盘及显示电路在QliartusⅡ开发环境下进行了仿真验证。其中，按键防抖功能的仿真波形如图3所示。仿真结果分析如下：
(1)clk为时钟输入信号，作为系统时钟;
(2)start为清零控制端，当其为高电平时，按键有效;
(3)kbrow为列扫输入信号，kbcol为行扫输出信号，图3中对kbrow[1]的输入波形进行设置，模拟了“A”键按下和弹起的过程;
(4)fnq为防抖控制信号，scan为数码管地址扫描输出，seg7为数码管显示输出。由图3可知，只有在按键弹起后，才有数据输出，从而实现防抖功能。
图2 矩阵键盘及显示电路按键防抖仿真波形
四、总结
本文设计4X4矩阵键盘及显示电路在QuartusⅡ开发环境下进行仿真验证后，下载到实验箱中进行了硬件验证。实验证明，当电路的系统时钟频率在 1 024～32 768 Hz范围内时，电路均可稳定运行，按键防抖可靠、功能完整。当系统时钟频率低于1 024 Hz时，需要减少防抖记录时钟周期的个数，否则容易错过短时按键动作;当系统时钟频率高于32 768 Hz时，需要增加防抖记录时钟周期的个数，以确保可靠的按键防抖。
电子琴C程序代码,四乘四矩阵键盘输入
电子琴C程序代码，四乘四矩阵键盘输入#include
unsigned char STH0; unsigned char STL0; unsigned int code tab[]={ //63625, 63833, 64019, 64104, 64260, 64400, 64524 ,// 低音区:1 2 3 4 64580, 64685, 64778, 64820, 64898, 64968, 65030 ,// 中音区:1 2 3 4 5 65058, 65110, 65157, 65178, 65217, 65252, 65283 ,// 高音区:1 2 3 4 5 65297 ,// 超高音:1 }; // 音调数据表可改 void delay(uchar x) uchar y,z; for(y=x;y>0;y--) for(z=0;z<110;z++); void init() TMOD=0x01; ET0=1; EA=1; void display() { for(i=0;i<2;i++)
4X4扫描式矩阵键盘课程设计
4X4扫描式矩阵键盘课程设计 课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓名：DUKE 班级：电子1008班 学号：10086 成绩： 日期：2014年1月6日
摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
目录 第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 1.2 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：方案论证--------------------------------------------------------------- 第三章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------ 3.1 单片机控制系统原理----------------------------------------------------- 3.2 原理图绘制说明---------------------------------------------------------- 3.3 画出流程图---------------------------------------------------------------- 3.4 原理图绘制--------------------------------------------------------------- 第四章：系统程序的设计------------------------------------------------------ 4.1 程序的编写步骤----------------------------------------------------------- 4.2 编写的源程序-------------------------------------------------------------- 第五章：调试及性能分析------------------------------------------------------ 第六章：心得体会--------------------------------------------------------------- 参考文献----------------------------------------------------------------------------
4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数
综合课程设计三相步进电机控制器电路的设计 学生姓名__________
指导教师_________ 课程设计任务书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：<10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1?谢自美?电子线路设计?实验?测试.[M]武汉：华中理工大学出版社，2000 年 2. 阎石. 数字电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 3. 童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M] 北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M] 北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M] 北京：人民 邮电出版社，1993年
六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表
一、概述 本次毕设的题目是：三相步进电机控制电路的设计。本次毕设使用80C51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍， （3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有：启动/停止控制、方向控制；速度控制；用LED数码管显示工作方式。键盘输入工作频率。本次课程设计采用80C51单片机作为主控芯片，程序采用C语言来编写，驱动电路采用ULN2003A集成电路，显示采用 7SEG-MPX4-CC卩四位共阴数码管，P0接段码，并用8只1K欧左右电阻上拉。P2的4位10 口接位选码。正转，数码管显示1。反转，数码管显示2.不转，数码管显示0.采用Proteus软件进行仿真。在Keil uVsuon3编程环境下编程和编译生成HEX文件，导入到 80C51单片机，实现对各个模块的控制，实现我们所需要的功能。 本次课程是对毕业设计的基础设计，即实现4x4键盘输入，数码管显示输入数字的设计。 二、方案论证 1步进电机驱动方案选择 方案1 :使用功率三极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运行。这种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受 干扰，信号不够稳定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联接时容易出错误。 方案2:使用专门的电机驱动芯片ULN2003A来驱动电机运行。驱动芯片的优点是便于电路的集成，且驱动电路简单，驱动信号很稳定，不易受外界环境的干扰，因而设计的三相步进电机控制系统性能更好。 通过对两种方案的比较，我选择方案2使用ULN2003A S机驱动芯片来作为驱动。 2数码管显示方案选择 方案1：把所需要显示的数据通过专用的七段显示译码器（例如7448）的转换输出给LED显示屏。优点是输出比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的费用，电路也比较复杂。 方案2:通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接通过单片机接 口来显示，其优点是简化了电路，但增加了软件编写的负担。 通过对两种方案进行比较，我选择通过软件编写来输出显示信号，即单片机直接和显示器相连。 3控制状态的读取 方案1:把按键接到单片机的中断口，若有按键按下，单片机接收到中断信 号，再通过软件编写的中断程序来执行中断，优点是接线简单，简化了电路，但软件编写较为复杂，不易掌握。
扫描式矩阵键盘课程设计
扫描式矩阵键盘课程设 计 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
4X4扫描式矩阵键盘课程设计课程设计名称: 4_4扫描式矩阵键盘设计 姓名： DUKE 班级：电子1008班 学号： 10086 成绩： 日期： 2014年1月6日 摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用AT89C51单片机为核心，主要由矩阵式键盘电路、译码电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。单片机将检测到的按键信号
转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 目录 第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 1.2 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：方案论证--------------------------------------------------------------- 第三章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------ 3.1 单片机控制系统原理----------------------------------------------------- 3.2 原理图绘制说明---------------------------------------------------------- 3.3 画出流程图---------------------------------------------------------------- 3.4 原理图绘制---------------------------------------------------------------
STM32_4x4矩阵键盘
/*--------------------------------------------------------------------------------------* 矩阵键盘驱动 * 文件: keyboard.c * 编写人：LiuHui * 描述：扫描4x4 矩阵键盘输入，并返回键值 * 适用范围：驱动采用ST3.5 库编写，适用于STM32F10x 系列单片机 * 所用引脚：PA0-PA7 * 编写时间：2013 年11 月22 日 * 版本：1.0 --------------------------------------------------------------------------------------*/ #include "stm32f10x.h" #include "keyboard.h" #include "dealy.h" /*--------------------------------矩阵键盘初始化----------------------------------------* 功能：初始化stm32 单片机GPIO //PA0-PA7 * 参数传递： * 输入：无 * 返回值：无 --------------------------------------------------------------------------------------*/ void KeyBoard_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7); } /*------------------------------矩阵键盘扫描--------------------------------------------* 功能：扫描矩阵键盘，并返回键值 * 参数： * 输入：无 * 返回：有键按下返回该键值 * 无键按下时则返回0 --------------------------------------------------------------------------------------*/ u8 Read_KeyV alue(void) { u8 KeyV alue=0; if((GPIO_ReadInputData(GPIOA)&0xff)!=0x0f) {
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。第一章硬件部分 (5) 第一节AT89C51 (5) 第二节4*4矩阵式键盘 (8) 第三节LED数码管 (11) 第四节硬件电路连接 (13) 第二章软件部分 (15) 第一节所用软件简介 (15) 第二节程序流程图 (18) 第三节程序 (20) 第三章仿真结果 (23) 心得体会 (26) 参考文献 (27)
第一章硬件部分 第一节AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚如图所示 AT89C5 图1 AT89C51管脚 图 AT89C51其具有以下特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 接口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
单片机课程设计4X4矩阵键盘显示要点
长沙学院 《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目液晶显示4*4矩阵键盘按键号 程序设计 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 电气1班 姓名龙程 学号2011024109 指导教师刘辉、谢明华、王新辉、马凌 云 起止日期2014.5.19—2014.5.30
长沙学院课程设计鉴定表
《单片机技术及应用》课程设计任务书系(部)：电子与电气工程系专业：11级电子一班指导教师：谢明华、刘辉
目录 前言 (5) 一、课程设计目的 (6) 二、设计内容及原理 (6) 2.1 单片机控制系统原理 (6) 2.2阵键盘识别显示系统概述 (6) 2.3键盘电路 (7) 2.4 12864显示器 (8) 2.5整体电路图 (9) 2.6仿真结果 (9) 三、实验心得与体会 (10) 四、实验程序 (10) 参考文献 (18)
前言 单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器 应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。 是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。而第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，是RCA公司乔治·海尔曼带领的小组开发的。 LED点阵屏通过LED(发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。 交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键， 键盘是合理的。
数码管显示4×4矩阵键盘的键盘号程序解释好了大作业.doc
《单片机原理及应用课程设计》报告 ——数码管显示4×4矩 阵键盘的键盘号 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2012年5月15日
1、课程设计目的 1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解； 1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力； 1.3学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法； 1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法； 1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。 2、课程设计要求 单片机的P1口的P1.0～P1.7连接4×4矩阵键盘，P0口控制一只数码管，当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。例如，1号键按下时，数码管显示“1”， 14号键按下时，数码管显示“E”等等。 3、硬件设计 3.1 设计思想 分析本任务的要求，在课程设计的基础上，添加要求，使设计能够完成当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。 3.2主要元器件介绍： AT89C51单片机 LED数码管 4X4矩阵键盘 3.3 功能电路介绍 AT89C51单片机：控制器。程序中将单片机的引脚置高电平低电平，单片机通过读取IO引脚的电平，在根据读取的数据去查找数组中相应的按键值，然后在送到数码管也就是P0口去显示.(51单片机通过IO口来读取键盘的电平，再通过程序来查找对应的数值，在送到数码管去显示) LED数码管 :输出设备 4X4矩阵键盘：输入设备
4、软件设计 4.1 设计思想 通过对矩阵键盘的逐行扫描，来获得所按下键的键盘号，最终通过数码管显示出来。 4.2软件流程图
矩阵键盘简易计算器要点
《微处理器系统与接口技术》课程实践报告 计算器 班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 日期： 2014.7.5 ******电子与信息工程学院
目录 1、设计题目:计算器 (3) 2、设计目的 (3) 3、计算器总体设计框图 (3) 4、计算器详细设计过程 (4) 4.1输入模块 (4) 4.2键盘输入电路 (5) 4.3主程序模块 (6) 5、分析与调试 (6) 7、运行结果 (8) 8、结束语 (8) 8、参考文献 (8) 9、源程序附录 (9) 9.1主程序 (9) 9.2延时函数delay (12) 9.3显示函数display (12) 9.4键盘扫描函数 (14) 9.5预定义函数 (15)
1、设计题目:计算器 2、设计目的 此次课程实践题目是基于单片机简单计数器的设计，本此设计使用的是Intel公司MCS-51系列的8051AH单片机。设计的计算器可以实现2位小数的加、减、乘、除运算以及整数的乘方运算，其中用4*4矩阵键盘来输入待参与运算的数据和运算符；八位数码管动态显示输入待参与运算的数据以及运算后产生的结果，每个硬件模块的调用过程中涉及到了函数入口及出口参数说明，函数调用关系描述等。 3、计算器总体设计框图 计算器以MCS-51系列的8051AH单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的I/O功能和计算速度，构成整个计算器。通过矩阵键盘输入运算数据和符号，送入单片机进行数据处理。经单片机运算后控制LED数码管的输出。整体框图如图1所示： 图3 整体框图 本系统硬件主要由矩阵键盘、独立键盘I/O输入输出、数码管显示等主要部分组成。各模块的主要功能如下： (1)矩阵键盘将十六进制编码的数字送到单片机。 (2) 单片机扫描键盘信号并接收，对输入的键盘信号进行处理 (3) LED以动态扫描的方式移位显示每次输入的数据和最后的运算结果。实践设计的具体流程图如下图2所示：
4X4矩阵键盘
题目名称:4×4矩阵式键盘 队员：伍星刘晓峰陈仁凤 摘要： 本系统采用AT89S52为控制核心。采用4X4键盘，通过8位数码管显示动态扫描0—F 16个数字。 关键词： AT89S52键盘数码管显示 Abstract: This system USES AT89S52 devices as control https://www.sodocs.net/doc/f55003131.html,ing 4X4 keyboard, through eight digital tube display dynamic scan 0-16 F. Keyword: AT89S52 Keyboard LED Display
目录 1 方案论证与比较 (3) 1.1采样方法方案论证 (3) 1.2处理器的选择方案论证................................................. 错误！未定义书签。 1.3周期性判别与测量方法方案论证................................. 错误！未定义书签。 2 系统设计 (3) 2.1总体设计 (3) 2.2单元电路设计 (5) 2.2.1 前级阻抗匹配和放大电路设计 (5) 2.2.2 AD转换及控制模块电路设计 (6) 2.2.3 功率谱测量单元电路设计 (6) 3 软件设计 (7) 4系统测试 (8) 5 结论 (9) 参考文献： (9) 附录： (9) 附1：元器件明细表： (9) 附2：仪器设备清单 (9) 附3：电路图图纸 (10) 附4：程序清单 (11)
1.方案论证与比较 1.1采样方法比较与选择 方案一：采用FPGA作为系统主控器。FPGA可实现各种复杂逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，IO资源丰富、易于进行功能扩展，处理速度快，但适用于大规模实时性要求较高的系统，价格高，编程实现难度大。用液晶显示器进行键盘扫描，价格偏高，程序复杂，故不选择此方案 方案二: 采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一个低功耗、高性能8位单片机，片内含8 KB Flash片内程序存储器，256 Bytes RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断等。价格便宜，使用方便，编程实现难度低，适合用来实现本系统的控制功能。 P0.0-P0.7端口作为数码管段选，P2.0-P2.7端口作为数码管位选，P3.0-P3.7作为键盘输入端口。8位LED数码管进行动态显示。 综上分析，本设计选择方案二。 2 系统设计 2.1 总体设计 16个键盘通过AT89S52进行动态扫描，在8位数码管可以动态显示0-F 16个数字。手动复位键可以达到清零的效果。
4X4矩阵式键盘输入程序
4*4键盘程序readkeyboard: begin: acall key_on jnz delay ajmp readkeyboard delay:acall delay10ms acall key_on jnz key_num ajmp begin key_num:acall key_p anl a,#0FFh jz begin acall key_ccode push a key_off:acall key_on jnz key_off pop a ret key_on: mov a,#00h orl a,#0fh mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h cpl a ret key_p: mov r7,#0efh l_loop:mov a,r7 mov p1,a mov a,p1 orl a,#0f0h mov r6,a cpl a jz next ajmp key_c next: mov a,r7 jnb acc.7,error rl a mov r7,a ajmp l_loop error:mov a,#00h ret key_c:mov r2,#00h mov r3,#00h mov a,r6
mov r5,#04h again1:jnb acc.0,out1 rr a inc r2 djnz r5, again1 out1: inc r2 mov a,r7 mov r5,#04h again2:jnb acc.4,out2 rr a inc r3 djnz r5,again2 out2: inc r3 mov a, r2 swap a add a,r3 ret key_ccode:push a swap a anl a,#0fh dec a rl a ;行号乘4 rl a mov r7,a pop a anl a,#0fh dec a add a,r7 ret delay10ms: anl tmod,#0f0h orl tmod,#01h mov th0,#0d8h mov tl0,#0f0h setb tr0 wait:jbc tf0,over ajmp wait clr tr0 over:ret 单片机键盘设计 （二）从电路或软件的角度应解决的问题 软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。（这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。）
4乘4矩阵键盘总结
9
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //************************************************************ // 扫描方法二： 06.8.15 添加 4X4矩阵键盘线翻转识别法函数 // 硬件连接 : // | | | | // / | / | / | / | // P X.7 -------/--|---/--|--/--|--/--| 每个按键对应的识别码是：0x77,0x7b,0x7d,0x7e // | | | | // / | / | / | / | // P X.6 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xb7,0xbb,0xbd,0xbe // | | | | // / | / | / | / | // P X.5 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xd7,0xdb,0xdd,0xde // | | | | // / | / | / | / | // P X.4 -------/--|---/--|--/--|--/--| 0xe7,0xeb,0xed,0xee // | | | | // | | | | // P X.3 ----------| | | | // | | | // | | | // P X.2 ----------|------| | | // | | // | | // P X.1 ----------|------|-----| | // | // | // P X.0 ----------|------|-----|-----| // //***************************************************************** // 扫描方法三： 06.8.16 添加 4X4矩阵键盘行扫描识别法函数（只返回4个识别码） // 硬件连接 : // | | | |
4X4扫描式矩阵键盘课程设计讲解
4x4矩阵键盘识别设计班级：1221201 专业：测控技术与仪器 姓名：涂勇 学号：2012 2012 0110 指导老师：钟念兵 东华理工大学 2016年1月1日
摘要 随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，电子式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。 矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。 矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N 个按键，显示在LED数码管上。单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。 4*4矩阵式键盘采用STM32嵌入式微处理器为核心，主要由矩阵式键盘电路、硬件电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。STM32将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
目录 第一章：系统功能要求--------------------------------------------------------4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 本设计任务和主要内容--------------------------------------------------- 第二章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------硬件系统主要思路和电路原理图- -------------------------------------- 硬件上键盘规划- --------------------------------------------------------- 第三章：系统程序的设计------------------------------------------------------程序的编写步骤----------------------------------------------------------- 编写的源程序-------------------------------------------------------------- 第四章：心得体会---------------------------------------------------------------
FPGA矩阵键盘课程设计
FPGA课程设计报告 项目名称基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计 专业班级通信1 学生姓名张 指导教师 2016年7 月10 日
摘要 本课程设计提出了基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计，主要是在软件Quartus II 9.0这个环境中，以硬件描述语言Verilog进行编写程序,从而完成矩阵键盘的相关设计。主要由矩阵式键盘电路、显示电路等组成，实现过程是通过行扫描输入随机信号，列扫描判断哪一个键被按下，并最后由数码管显示该按键。此次课程设计完成了4*4矩阵键盘控制LED数码管显示系统的设计，该设计具有灵活性强，易于操作，可靠性高，广泛应用于各种场合的特点，是进行按键操作管理的有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身的要求，并能正确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源换利用率的意义。 关键词：数码管；矩阵键盘；按键；显示电路
Abstract This course is designed based on FPGA is proposed 4 * 4 matrix keyboard design, mainly in the Quartus II software 9.0 this environment, with the Verilog hardware description language program, so as to complete the related design of matrix keyboard. Main matrix keyboard circuit, display circuit and so on, complete the 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, the design has strong flexibility, easy operation, high reliability, widely used in various occasions. Into 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, design flexibility is strong, easy to operate, high reliability, widely used in various occasions. Matrix keyboard control system, can improve efficiency, and is an effective method to manage the keystrokes, it can improve the system accuracy, and is conducive to resource saving and reduce the requirement of the operator itself, and correctly, real-time and efficient to show the key information, in order to improve the work efficiency and the utilization ratio of resources in meaning. Keywords: Digital tube; Matrix keyboard; The key; Disply circuit
课程设计报告矩阵键盘控制
北华航天工业学院 《EDA技术综合设计》 课程设计报告 报告题目：矩阵键盘控制接口设计作者所在系部：电子工程系 作者所在专业：电子信息工程 作者所在班级： 作者姓名： 作者学号：0 指导教师姓名： 完成时间：2009-12-18
内容摘要 本课程设计所用实验器材主要有计算机和北京精仪达盛科技有限公司的EL教学实验箱。经编译、仿真，检查无误并且符合设计要求后，正确的将脉冲源、FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片、5行×6列薄膜轻触按键键盘、数码管按设计要求连接好。将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中，则可观察到预期的实验效果，即当按下某一键时，在数码管上显示该键对应的键值。 本课程设计需设计键盘接口消抖动元件（底层文本）和矩阵键盘接口电路（顶层文本）。在顶层文本中包含扫描信号发生模块、按键消抖动模块、按键译码模块、寄存器-选择器模块和数码管的译码模块。 关键词：VHDL语言 EDA技术按键消抖动电路键盘扫描电路键值译码电路按键码存储电路显示键值电路
目录 一概述 (5) 二方案设计与论证 (5) 三单元电路设计 (6) １．键盘接口消抖动元件 (6) ２．时钟产生电路 (6) ３．键盘扫描电路 (7) ４．键盘译码电路 (7) ５．寄存器_选择器模块电路 (7) ６．译码模块电路 (7) 四器件编程与下载 (8) 五性能测试与分析 (16) 六实验设备 (16) 七心得体会 (16) 八参考文献 (17)
课程设计任务书
一、概述 本课程设计的基本原理是在时钟信号的控制下，使数码管上显示所按下的键值，并 且能够保持直到下一个按键被按下。首先，构思一个8×4的矩阵键盘控制顶层电路的 模块划分图兼端口及内部信号定义图，再用VHDL语言编辑文本程序，需先录入底层文 件（键盘接口消抖动元件DEBOUNCING的描述）再录入键盘接口电路主程序，保存编译 并检查程序是否有语法错误，再仿真观察波形是否符合所预期的设计要求，当一切都满 足要求后，即可将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中。正确的将 脉冲源、FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片、5行×6列薄膜轻触按键键盘、数码管按设 计要求连接好。再将程序下载到实验箱的FLEX10K \ EPF10K10LC84-3芯片中，则可观 察到预期的实验效果，即当按下某一键时，在数码管上显示该键对应的键值。如：当按 下5时，数码管显示05。 二、方案设计与论证 把该矩阵键盘控制器分为两部分进行设计，先设计键盘接口消抖动电路，再设计键盘接口电路的主程序。 在主程序中包含时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键码存储电路、显示电路模块并且分别进行分析来实现所需的功能。 实验仪器中4×8矩阵键盘的电路原理图如图所示 图1. 4×8矩阵键盘的电路原理图