1、摘要單片機(jī)自20世紀(jì)70年代以來，以其極高的性價(jià)比，以及方便小巧受到人們極大的重視和關(guān)注。本設(shè)計(jì)選用msp430f2495片作為控制芯片，來實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤對(duì)LED數(shù)碼管顯示的控制。通過單片機(jī)的內(nèi)部控制實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)4*4矩陣鍵盤的檢測識(shí)別。用單片機(jī)的P3口連接4季矩陣鍵盤，并以單片機(jī)的P3.0-P3.3口作鍵盤輸入的列線，以單片機(jī)的P3.4-P3.7口作為鍵盤輸入的行線，然后用P0.0P0.7作輸出線，通過上拉電阻在顯示器上顯示不同的字符“4F”。在硬件電路的基礎(chǔ)上加上軟件程序的控制來實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。具工作過程為：先判斷是否有鍵按下，如果沒有鍵按下，則繼續(xù)檢測整個(gè)程序，如果有鍵按下，

2、則識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下，最后通過LED數(shù)碼管顯示該按鍵所對(duì)應(yīng)的序號(hào)。關(guān)鍵字：單片機(jī)、流水燈、數(shù)碼管、控制系統(tǒng)SCMsincethenineteenseventies,withitshighprice,andaconvenientcompactattentionandgreatconcern.Thisdesignusesmsp430f249chipasthecontrolchip,torealizethecontroloftheLEDdigitaltubedisplaymatrixkeyboard.Throughtheinternalcontrolsinglechiptorealizethehar

3、dwaredesignofthecircuit,soastorealizethedetectionandrecognitionof4*4matrixkeyboard.4*4matrixkeyboardconnectedwiththeMCUP3port,andtheMCUP3.0P3.3portforakeyboardinput,MCUP3.4P3.7portasthelinesofkeyboardinput,andthenusetheP0.0P0.7astheoutputline,byapull-upresistordisplaydifferentcharacters"0Fondis

4、play".Controlwithsoftwareprogramsbasedonthehardwarecircuittorealizethedesign.Theworkingprocessis:firsttodeterminewhetherakeyispressed,ifnokeyispressed,itwillcontinuetotestthewholeprocedure,ifakeyispressed,theKeywords：SCM,waterlights,digitaltubes,controlsystem鍵盤控制流水燈和數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄一設(shè)計(jì)的目的2二任務(wù)描述及方案設(shè)計(jì)31

5、 .任務(wù)描述32 .方案設(shè)計(jì)3三硬件設(shè)計(jì)方案31 .Msp430f149單片機(jī)的功能說明32 .顯示器功能43 .復(fù)位電路44 .按鍵的部分45 .74HC573的特點(diǎn)46 .流水燈和數(shù)碼管電路原理圖47 .元器件清單4四程序設(shè)計(jì)方案51 .用IAREmbeddedWorkbench軟件編程序52 .仿真電路圖6五實(shí)物實(shí)驗(yàn)71 .實(shí)物圖72 .測試結(jié)果與分析7六結(jié)論11八參考文獻(xiàn)16-、設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪畫、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能；2、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)踐問題能力3、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)

6、作精神、創(chuàng)新意思、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)二、任務(wù)描述及設(shè)計(jì)方案1.任務(wù)描述閉合按鍵1時(shí)，從P1.01.7逐個(gè)燈，并且P1.0亮一下，P1.1亮兩下，P1.2亮三下，P1.3亮四下，P1.4亮五下，P1.5亮六下，P1.6亮七下，P1.7亮八下；再是P1.0亮一下，P1.01.1亮兩下，P1.01.2亮三下，P1.01.3亮三下，P1.01.4亮五下，P1.01.5亮六下，P1.01.6亮七下，P1.01.7亮八下。閉合按鍵2時(shí)，先是從P1.01.7逐個(gè)燈亮，再是P1.0、P1.1P1.6、P1.7兩兩燈亮，接著是P1.0、P1.1、P1.2-P1.6、P1.7每三個(gè)燈亮，最后是

7、P1.0、P1.1、P1.2、P1.3P1.4、P1.5、P1.6、P1.7每四個(gè)燈亮。閉合按鍵3時(shí)，從P1.0P1.7逐個(gè)的亮，而且在P1.X燈亮過后緊接著前面的燈兩兩燈亮。7ESG-MPX4-CC數(shù)碼管按a、b、c、d、e、f、g順序組成“8”字形。2、設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)此功能有兩種方案，一種是使用傳統(tǒng)的模擬電路，另一種是用單片機(jī)控制電路。我們選擇單片機(jī)控制系統(tǒng)。其中系統(tǒng)工作原理為：我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們?cè)诔绦蛞婚_始就給pi口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時(shí)一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至pi口，這樣就實(shí)現(xiàn)了“流水”效果了。以

8、共陽極八段數(shù)碼管為例，當(dāng)控制某段發(fā)光二極管的信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，就將該字符對(duì)應(yīng)的所有二極管點(diǎn)亮；共陰極二極管則相反，控制信號(hào)為高電平時(shí)點(diǎn)亮。電平信號(hào)按照dp,g,e.a的順序組合形成的數(shù)據(jù)字稱為該字符對(duì)應(yīng)的段碼。7SEG-MPX4-CC是四個(gè)共陰二極管顯示器，它的1234是陰極公共端。三、硬件設(shè)計(jì)方案1、單片機(jī)功能說明1CPU:MSP430系列單片機(jī)的CPU和通用微處理器基本相同，只是在設(shè)計(jì)上采用了面向控的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。MSP430的內(nèi)核CPU結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明的宗旨而設(shè)計(jì)的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。這樣可以

9、提高指令速度和效率，增強(qiáng)了MSP的實(shí)時(shí)處理能力。2存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運(yùn)行控制信息。有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。對(duì)程序存儲(chǔ)器訪問總是以字形式取得代碼，而對(duì)數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問。其中MSP430各系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器有ROM、OTP、EPROM和FLASH型。3外圍模塊：經(jīng)過MAB、MDB、中斷服務(wù)及請(qǐng)求線與CPU相連。MSP430不同系列產(chǎn)品所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不同。它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時(shí)鐘模塊、看門狗、定時(shí)器A、定時(shí)器B、比較器A、串口0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、端口、基本定時(shí)器、DMA控制器等。2、顯示器的功能顯示器通常

10、也稱為監(jiān)視器。顯示器是屬于電腦的I/O的設(shè)備，即輸入輸出設(shè)備。它可以分為CRT、LCD等多種。它是一種將一定的電文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再到反射到人眼的顯示工具。3、復(fù)位電路電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc,沒到vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。復(fù)位原理圖4、按鍵部分4.1鍵盤的結(jié)構(gòu)形式一般有獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。獨(dú)立式鍵盤就是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一個(gè)I/O接口線，而不會(huì)影響其他I/O接口線，所以我們?cè)诳刂屏魉疅舻娜N閃法時(shí)用的是獨(dú)立式鍵盤。矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤，在鍵盤中按鍵數(shù)量較多

11、時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O作為輸出端，而列線所接的I/O則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表

12、無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。4鍵德的檢測，首先要解決的問題是鍵盤抖動(dòng)現(xiàn)象。消抖的方法有兩種，軟件消抖和硬件消抖。由于硬件消抖結(jié)構(gòu)比軟件復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用的是軟件消抖的方法，既在程序中加入5毫秒的延時(shí)，延時(shí)后再次返回P3的值二次判斷是否有鍵盤按下。5、74HC573的特性74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不是影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路

13、可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可與直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。OUTPfJTfKXARLELnoLDILD2t03timC(15CD6CD7LGXDt作Ve191QGl'JQ2515JMJQ5田Qfi12Q7tLATCIIPFNARfX74HC573弓I腳圖功能表:輸入輸出輸出使能鎖存使能DQ1ILHHLnI.LLLX不變UXXZx七不用關(guān)心Z=高阻抗.irlnC數(shù)碼管引腳圖6、流水燈和數(shù)碼管電路原理圖如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在P1

14、.1-P1.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1-LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。在此我們應(yīng)該注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。7SEG-MPX4-CC數(shù)碼管就是陰極為數(shù)碼管的公共端，按照發(fā)光管二極管的原理，當(dāng)陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。換句話說，共陰極的數(shù)碼管，當(dāng)a,b,c,d,e,f,g腳分別接到電源的正極，而COM腳接的電源負(fù)極，此時(shí)相當(dāng)于7個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)點(diǎn)亮，并且顯示數(shù)

15、字8"一所以某些類型白數(shù)碼管稱為7端數(shù)碼管別漏了dp”，是小數(shù)點(diǎn)共陽極的取反就是了Pi.imj-FlJWf-lJMlfriF-i.ifllM-IK1見Rtjej*.'*!F-frZ«-s舊不fEKfaT>妣3UT明TEWH訂X&LIkliMVi.I.七LH：XIJi*LW盼ARW/峰icl刖w:0/nj30.&皿：乩511rE%i£ii：aitf4D£ji：UiiOfrPJ-.iiTMi£Lk£MF"山。舊EiEbvCPJaMfLKM1PJIMd：0nsij仁。i£MDNME面由:金必

16、。MlB>JJAlCUClfctdCM-TTNJtf£ta-MLCferi£i內(nèi)心"1U”而InUMCL配6.1流水燈和數(shù)碼管電路原理圖6.2獨(dú)立按鍵控制流水燈部分6.3單片機(jī)復(fù)位部分7、元器件清單元器件型號(hào)數(shù)目單片機(jī)MSP430f2491電阻1005發(fā)光二極管LED-BIBY8開關(guān)BUTTON18數(shù)碼管7SEG-MPX4-CC1電容CAP1芯片74HC5731四、程序設(shè)計(jì)方案1、用IAREmbeddedWorkbench軟件編程序#include<msp430F249.h># defineROWP4OUT矩陣鍵盤的行宏定義# defineCOL

17、P4IN矩陣鍵盤的列宏定義# defineDPYOUTP1OUT數(shù)碼管輸出口宏定義# defineucharunsignedchar# defineuintunsignedintucharkeyval;ucharm=0;ucharremain=0xff;uchartable1=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;uchartable2=0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff);uchartable3=0x03,0x06,0x0c,0x18,0x30,0x60,0xc0;ucharseg=0x3f,0x06,0x

18、5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;voiddelay(uintn)uinti,j;for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<225;j+);ucharkeyscan()inti=0;ucharkey=0;ROW=0x0f;if(COL&0x0f)!=0x0f)doi+;while(i<3000);ROW=0x7f;if(COL&0x0f)=0x0f)ROW=0xbf;if(COL&0x0f)=0x0f)ROW=0xdf;if(COL&0

19、x0f)=0x0f)ROW=0xef;if(COL&0x0f)=0x0f)key=17;elsekey=(ROW&0xf0)|(COL&0x0f);elsekey=(ROW&0xf0)|(COL&0x0f);elsekey=(ROW&0xf0)|(COL&0x0f);elsekey=(ROW&0xf0)|(COL&0x0f);returnkey;voidfun1()uinti,j;for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<=i;j+)P3OUT=table1i;delay(50);P3OUT=0X00;

20、delay(50);for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<=i;j+)(P3OUT=table2i;delay(50);P3OUT=0X00;delay(50);voidfun2()(uinti;P3OUT=0X01;delay(100);for(i=1;i<8;i+)P3OUT<<=1;delay(100);P3OUT=0X03;delay(100);for(i=1;i<=4;i+)P3OUT<<=2;delay(100);P3OUT=0X07;delay(100);for(i=1;i<=3;i+)P3OUT<<=

21、3;delay(100);P3OUT=0X0f;delay(100);P3OUT=0X0f;delay(100);voidfun3()uinti,j;for(i=0;i<8;i+)P3OUT=table1i;delay(100);P3OUT=0X00;delay(100);for(j=0;j<i;j+)P3OUT=table3j;delay(100)；P3OUT=0X00;delay(100);voidmain(void)WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;/keyval=17;P4DIR|=0Xf0;P1DIR|=0Xff;P1OUT|=0Xff;P3SEL=0X00;P3

22、DIR|=0XFF;P3OUT&=0xff;P2DIR|=0X00;P2IE=0X07;P2IES=0X07;_EINT();while(1)delay(100);switch(keyscan()case0xd7:DPYOUT=seg0;remain=seg0;break;case0x77:DPYOUT=seg13;remain=seg13;break;case0x7b:DPYOUT=seg12;remain=seg12;break;case0x7d:DPYOUT=seg11;remain=seg11;break;case0xb7:DPYOUT=seg15;remain=seg15;b

23、reak;case0xbb:DPYOUT=seg9;remain=seg9;break;case0xbd:DPYOUT=seg6;remain=seg6;break;case0xbe:DPYOUT=seg3;remain=seg3;break;case0xdb:DPYOUT=seg8;remain=seg8;break;case0xdd:DPYOUT=seg5;remain=seg5;break;case0xde:DPYOUT=seg2;remain=seg2;break;case0xe7:DPYOUT=seg14;remain=seg14;break;case0xeb:DPYOUT=seg7;remain=seg7;break;case0xed:DPYOUT=seg4;remain=seg4;break;case0xee:DPYOUT=seg1;remain=seg1;break;case0x7e:DPYOUT=seg10;remain=seg10break;default:DPYOUT=remain;break;switch(m)case 1: fu