发布时间 : 星期六 文章4×4矩阵式键盘识别显示电路的设计更新完毕开始阅读7d300e065727a5e9856a61b0
单片机大作业 硬件电路设计
3.2.1时钟电路
时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，如图 3-3所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
图3-3中外接晶体以及电容C2和C3构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频 率、快速起振的作用，其值为30pF左右，晶振频率选11.0592MHz 。
3.2.2复位电路
为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须利用复位电路，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(1/0)端口寄存器置为FFH，堆栈指针SP置为07H, SBUF内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方式。
图3-2中R1和Cl组成上电复位电路，其值R取为1KΩ, C取为10pF。
3.2.3单片机最小系统
其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。如图3-2所示，单片机最小系统主要由AT89S51单片机、外部振荡电路、复位电路和+5V电源组成。在外部振荡电路中，单片机的XTAL1和XTAL2管脚分别接至由12MHZ晶振和两个30PF电容构成的振荡电路两侧，为电路提供正常的时钟脉冲。在复位电路中，单片机RESET管脚一方面经20 F的电容接至电源正极，实现上电自动复位，另一方面经开关s接电源。其主要功能是把PC初始化为0000H，是单片机从0000H单元开始执行程序，除了进入系统的初始化之外，当由于程序出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需要按复位键重新启动。因此，复位电路是单片机系统中不可缺少的一部分。
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图3-4 单片机最小系统
3.3 矩阵式键盘电路
AT89C51单片机的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；P1口输出按键信息，在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。实际电路图连接如图3-4所示。
图3-5 矩阵式键盘电路
3.4显示电路
译码电路中常用的显示器有LED（数码管）和LCD（液晶显示器）。这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点。
本系统输出结果选用2个LED显示。数码管有共阴共阳之分，本系统采用8段共阴型LED，其原理图如图3-6所示。
数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平(GND)，各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。
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LED数码管的外形结构如图3-6，外部有10个引脚，其中3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字((0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。
由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED有共阴极和共阳极两种。如图3-1所示。
二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。
图3-6 LED数码管结构
符号和引脚 共阳极 共阴极
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图3-7 显示电路
当无按键闭合时，P1.0--P1.3与P1.4--P1.7之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O口线之间短路。 判断有无按键按下的方法是：
第一步，置列线P1.4--P1.7为输入状态，从行线P1.0--P1.3输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。
第二步，行线轮流输出低电平，从列线P1.4--P1.7读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。 综合一二两步的结果，可确定按键编号。
但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。
由于本显示电路功能简单，为使编程简单，采用直接输出模式，即把P0.0－P0.7端口用8芯排线连接到数码显示模块区域中的a－h端口上，要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。
字型
0 1 2 3 4 5 6 7 8
共阳极段 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H
表3-2 LED显示段码 共阴极段 字型 3FH 9 06H A 5BH B 4FH C 66H D 6DH E 7DH F 07H 空白 7FH P
共阳极段
90H 88H 83H C6H A1H 86H 84H FFH 8CH
共阴极段 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 00H 73H
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