实验二 键盘显示实验
实验准备：软件Keil uVision5、Proteus 8 Professional
-
实验目的
1、掌握矩阵键盘检测的原理和方法；
2、掌握按键消抖的方法；
3、再次熟悉数码管的显示。
-
实验任务
从4×4矩阵键盘输入4位字符（如“15EF”），并显示于4位数码管。
-
实验原理
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图2-1所示。在矩阵键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。
图2-1 矩阵键盘
矩阵键盘的按健识别方法很多，其中最常见的方法是行扫描法。行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，下面介绍矩阵键盘的扫描过程。
（1）判断有无键按下
第一步：向所有的列输出口线输出低电平；
第二步：然后将行线的电平状态读入；
第三步：判断读入的行线值。若无键按下，所有的行线仍保持高电平状态；若有键按下，行线中至少应有一条线为低电平。
（2）去除按键的抖动
去抖原理：当判断到键盘上有键按下后，则延时一段时间再判断键盘的状态，若仍为有键按下状态，则认为有一个键按下，否则当作按键抖动来处理。
（3）按键识别(列或行扫描法)
在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将列(行)线置为低电平，即在置某根列(行)线为低电平时，其列(行)线为高电平，再逐行(列)检测各行(列)线的电平状态。若某行为低电平，则该行线与置为低电平的列线交叉处的按键就是闭合的按键。
（4）求按键的键值
根据闭合键的行值row和列值col采用计算法（如健值=行号×4+列号）或查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值。
电路原理图如下图所示。
图2-2 键盘显示实验电路
注释：上面的原理是课程设计给的模板，不是我写的，仅供参考，如有相同就是参考的，参考书：单片机原理与接口技术实验指导书、单片机原理与接口技术
-
程序流程图
图一 程序流程图
-
实验结果及分析总结
键盘显示实验测试结果
该电路图根据该实验指导书绘制，使用的软件Proteus 8 Professional，如图二所示，将编写好的代码（代码详情转附录）录入到该电路，从而实现键盘显示实验。（图中数码管输入的内容是本人学号后四位，如需需要输入其他内容可根据按键进行更改）。
图二 键盘显示电路仿真测试
编写数码管动态显示代码
本次实验实验代码模块化的内容，是根据本人在网络视频学习所得（江协科技——51单片机入门教程视频所得），本次实验模块化编程内容如图二所示。
附录中代码的顺序：main.c（主程序调用函数）、main.h（主程序的header文件）、keyScan.c（按键扫描函数）、keyScan.h、segDisplay.c（数码显示函数）、segDisplay.h、time0_int.c（定时器延迟函数）、time0_int.h。
图三 模块化代码编写内容
实验总结
本次实验运用之前偶然所学的模块编程的知识内容，首先，需要解决的问题是四个数码管输入问题。课程的学习只是一个数码管的编写，因此，使用数组keyValue完成四个数码管的定义，之后进行数码管的移位。其次，需要解决按键扫描的问题，再其次是需要解延时的问题，最后将编写好的程序在主函数中调用。本次的实验，需要结合学习过的知识点进行整合，修改合理的代码内容。在编写代码是需要先画出流程图，将程序模块化。处理的代码内容更加的清晰明了。
-
程序附录
-
main.c程序
#include"main.h" void main() { unsigned char temp=0; unsigned char keyValue[4]={0}; //定义一个数组，用来存放四个数码管所显示的值 while(1){ temp=keyScan(); //keyScan()为矩阵按键扫描函数 if(temp!=16) { //因为矩阵按键所表示的值是0~15（在数码管上是显示0~F），所以要满足temp<16才执行下面滚显的指令 //当按键按了后，有新值进入数码管时，数码管的旧值都往左移一位，腾出一个位置给新值显示 keyValue[3]=keyValue[2]; keyValue[2]=keyValue[1]; keyValue[1]=keyValue[0]; keyValue[0]=temp; } segDisplay(keyValue); //显示键值函数 } }main.h
#ifndef __MAIN_H__ #define __MAIN_H__ #include"segDisplay.h" #include"keyScan.h" #endifsegDisplay.c
#include"segDisplay.h" //显示0~F的值，采用共阳数码管 //定义中的code代表的是把定义的数据表存储在flash存储器中，如去掉code则存储在RAM中 unsigned char code sgmduan[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; void segDisplay(unsigned char *value){ unsigned char i; for(i=0;i<4;i++){ switch(i){ //位选，选择点亮的数码管， //数码管从右往左排序 case(0): LSA=0;LSB=0;LSC=0;LSD=1; break;//显示第 0 位 case(1): LSA=0;LSB=0;LSC=1;LSD=0; break;//显示第 1 位 case(2): LSA=0;LSB=1;LSC=0;LSD=0; break;//显示第 2 位 case(3): LSA=1;LSB=0;LSC=0;LSD=0; break;//显示第 3 位 } P0=sgmduan[value[i]];//发送段码 //Delay(100); //间隔一段时间扫描 //定时器延时 timer0_init(); while(~TF0); TF0=0; P0=0xFF;//消隐上次显示的数字，使下次显示更清晰 } }segDisplay.h
-
#ifndef __SEGDISPLAY_H__ #define __SEGDISPLAY_H__ #include"timer0_init.h" sbit LSA=P1^3; sbit LSB=P1^2; sbit LSC=P1^1; sbit LSD=P1^0; void segDisplay(unsigned char *value); #endifkeyScan.c
#include "keyScan.h" unsigned char keyScan() { unsigned char a = 0; unsigned char t; unsigned char KeyValue = 16; P2 = 0xF0; if (P2 != 0xF0) { for (t = 0; t < 10; t++) { timer0_init(); while (~TF0); TF0 = 0; } if (P2 != 0xF0) { P2 = 0xF0; switch (P2) { case (0x70): KeyValue = 3; break; case (0xB0): KeyValue = 2; break; case (0xD0): KeyValue = 1; break; case (0xE0): KeyValue = 0; break; } P2 = 0x0F; switch (P2) { case (0x07): KeyValue = KeyValue + 12; break; case (0x0B): KeyValue = KeyValue + 8; break; case (0x0D): KeyValue = KeyValue + 4; break; case (0x0E): KeyValue = KeyValue; break; } while ((a < 50) && (P2 != 0x0F)) { for (t = 0; t < 10; t++) { timer0_init(); while (~TF0); TF0 = 0; } a++; } } } return KeyValue;keyScan.h
#ifndef __KEYSCAN_H__ #define __KEYSCAN_H__ #include"timer0_init.h" unsigned char keyScan(); extern unsigned char keyValue[4]; //外部变量声明 #endiftimer0_init.c
#include"timer0_init.h" void timer0_init(){ //定时器初始化函数 EA=1; //打开总中断 ET0=1; //中断0控制允许位 TR0=1; //开启中断0 TMOD=0x01;//定时器工作模式为1 TH0=0xfc;//定时器延时10ms（延时1ms为FC66H） TL0=0x66; }timer0_init.h
#ifndef __TIMER0_INIT_H__ #define __TIMER0_INIT_H__ #include"reg52.h" void timer0_init(); #endif学习过程中，参考资料网上的，如有侵权删。如有需要自行下载源文件，里面code文件是程序代码，还有一个仿真文件。