PAGEPAGE1教案學習領域項目5簡易電子琴設計學習情境任務1鍵盤接口概述及行列式掃描編程原理序號13課型理實一體化課時2教具學具電教設施pc機；keil以及proteus軟件；任務書（供學生用）；課件教學目標知識目標①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理能力目標①能夠通過Keil和Proteus軟件的初步使用，提高觀察和分析能力②能夠通過行列掃描方法方式編寫程序，培養邏輯思維能力③能夠編制按鍵狀態機程序，提高分析和解決問題的能力情感目標①能夠透過實驗現象歸納事物本質②培養學生對本專業的職業認同感③培養學生科學探索的興趣、嚴謹扎實的工作作風和團結協作精神教學重難點重點①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理難點①掌握矩陣鍵盤原理②掌握行列掃描法原理學法教法實驗探究、任務引領法、討論法、張貼法、頭腦風暴法、演示法教學內容更新、補充、刪節參考資料課后體會學生在任務的驅動下，利用仿真電路自主探究電路規律，結合教師對相關知識點的講授，達到對所學知識的掌握。這個思路帶來了很好的教學效果，但增加的實驗部分會使得教學時數稍顯緊張，這一點還需日后改進。

教與學互動設計教師活動內容學生活動內容一、組織教學（2分鐘）1.首先清點學生出勤情況，填寫考勤記錄。2.檢查學生工作服、帽、鞋等是否符合安全要求。3.宣布今天的實習內容、技術要求、工時、勞動紀律等。4.強調生產實習安全注意事項。5.學生分組分上機、實習工位。6.發放任務書、自評和互評表以及白紙到每組的學生手中。二、布置任務（3分鐘）下達任務，使用如圖4-12所示電路，用AT89C51設計一個數顯頻率計數器對0~300KHz的方波信號進行測量，信號從P3.5引腳輸入，P1、P2口做輸出口，接液晶1602，編寫程序，測出從P3.5引腳輸入的方波信號的頻率并顯示出來。三、資訊計劃（25分鐘）這里就矩陣鍵盤識別檢測作一介紹：鍵盤是由若干個案件組成的開關電路，它是簡單的單片機輸入設備，操作員可以通過鍵盤輸入數據或命令，實現簡單的人機通信。鍵盤有獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種，獨立式鍵盤在前面項目中已有介紹。若鍵盤閉合鍵的識別是由專用硬件實現的，則稱為編碼鍵盤；若用軟件實現閉合鍵識別的，則稱為非編碼鍵盤。鍵盤接口應有以下功能：鍵盤掃描功能，即檢測是否有鍵閉合；鍵識別功能，確定被閉合鍵所在的行列位置；產生相應的鍵的代碼（鍵值）功能；消除按鍵抖動及對應對多鍵串按（復鍵）的功能。在單片機的運行過程中，執行鍵盤掃描和處理，可有以下3種情況：隨機方式，每當CPU空閑執行鍵盤掃描程序；中斷方式，每當有鍵閉合時才向CPU發出中斷請求，中斷響應后執行鍵盤掃描程序；定時方式，每隔一定時間執行一次鍵盤掃描程序，定時可由單片機的定時器完成。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上，其結構如圖5-1所示。圖5-1矩陣式鍵盤結構由圖可知，一個4×4的行、列結構可以構成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數量較多時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節省很多I/O口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到＋5V上。當無鍵按下時，行線處于高電平狀態；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平決定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖5-2中K7號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。圖5-2矩陣式鍵盤接口矩陣式（也稱行列式）鍵盤用于按鍵數目較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。如圖5-2所示，一個4′4的行、列結構可以構成一個16個按鍵鍵盤。在按鍵數目較多的場合，要節省較多的I/O口線。矩陣中無按鍵按下時，行線為高電平；當有按鍵按下時，行線電平狀態將由與此行線相連的列線的電平決定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這是識別按鍵是否按下的關鍵所在。由于矩陣式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發生影響，所以必須將行、列線信號配合，才能確定閉合鍵位置。下面討論矩陣式鍵盤按鍵的識別方法。第1步，識別鍵盤有無鍵按下。先把所有列線均置為0（執行P3=0xf0），然后檢查各行線電平是否都為高，如果不全為高，說明有鍵按下，否則無鍵被按下。例如，當K7鍵按下時，第2行線為低，還不能確定是K7鍵被按下，因為如果同一行的鍵4、5或6之一被按下，行線也為低電平。只能得出第2行有鍵被按下的結論。第2步，識別出哪個按鍵被按下。采用逐行掃描法，在某一時刻只讓1條行線處于低電平，其余所有行線處于高電平。（輸出指令P3=0xef指令）當第1行為低電平，其余各行為高電平時，因為是鍵7被按下，第1行的行線仍處于高電平，此時讀回P3口的值為P3=0xef,只要P3口輸出與輸入的值相等，便說明不是此行的鍵按下。當第2行為低電平(輸出指令P3=0xdf)，由于K7鍵按下，第4列被拉成了0電平，此時讀回P3口的值為P3=0xd7，只要P3口輸出與輸入的值不相等，便說明是此行的鍵按下，把讀回P3口的值作為特征碼，在程序中作進一步判定。請大家分析一下如果是K9鍵按下時，單片機是如何判定的。綜上所述，掃描法的思想是，先把某一行置為低電平，其余各行置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某列線電平為低電平，則可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下。四、計劃實施（50分鐘）在proteus中繪制如下電路圖:然后在keil中新建工程，錄入下面程序，并生成.hex文件。#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharkey;unsignedcharcodedisp_code[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//共陰段碼表unsignedcharcodekey_code[]={0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xdd,0xdb,0xd7,0xbe,0xbd,0xbb,0xb7,0x7e,0x7d,0x7b,0x77};//按鍵按下產生的特征碼unsignedcharcodetest_code[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//行掃描用的值voiddelayms(uintms){uchart;while(ms--){for(t=0;t<120;t++);}}ucharkeyscan()//鍵盤掃描程序{ucharscan1,temp,j;P3=0xf0;scan1=P3;if((scan1&0xf0)!=0xf0)//判鍵是否按下{delayms(30);//延時10msscan1=P3; if((scan1&0xf0)!=0xf0)//二次判鍵是否按下temp=0x0e; { for(j=0;j<4;j++)//用特征碼掃描1-4次，最少1次跳出此循環 { P3=test_code[j];//輸出行掃描用的值 switch(P3)//讀入P3口的特征值 { case0xee:P0=disp_code[0];break; case0xed:P0=disp_code[1];break; case0xeb:P0=disp_code[2];break; case0xe7:P0=disp_code[3];break; case0xde:P0=disp_code[4];break; case0xdd:P0=disp_code[5];break; case0xdb:P0=disp_code[6];break; case0xd7:P0=disp_code[7];break; case0xbe:P0=disp_code[8];break; case0xbd:P0=disp_code[9];break; case0xbb:P0=disp_code[10];break; case0xb7:P0=disp_code[11];break; case0x7e:P0=disp_code[12];break; case0x7d:P0=disp_code[13];break; case0x7b:P0=disp_code[14];break; case0x77:P0=disp_code[15];break; } }}}elseP3=0xff;return(16);}main(){P0=0x40;//數碼管顯示"-"P3=0xff; while(1){keyscan();