矩阵键盘设计实验报告

第一篇：矩阵键盘设计实验报告

南 京 林 业 大 学

实验报告

基于AT89C51 单片机4x4矩阵键盘接口电路设计

课

程 院

系 班

级 学

号 姓

名 指导老师

机电一体化设计基础 机械电子工程学院

杨雨图

2013年9月26日

南京林业大学实验报告

一、实验目的

1、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。

2、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。

3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。

4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。

5、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。

二、实验要求

通过实训，学生应达到以下几方面的要求：

素质要求

1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。

2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立工作能力。

能力要求

1.模拟电路的理论知识

2.脉冲与数字电路的理念知识

3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力 4.能熟练的编写8951单片机汇编程序 5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真

三、实验工具

1、软件：Proteus软件、keil51。

2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板

四、实验内容

1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格

元器件的作用。

2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序

3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。

4、运用仿真软件对电路进行仿真。

五．实验基本步骤

1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。

2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。

3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状

态和按键开关的对应关系。

4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。

5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。

6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。

7、检查验证结果。

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六、实验具体内容

使用单片机的P1口与矩阵式键盘连接时，可以将P1口低4位的4条端口线定义为行线，P1口高4位的4条端口线定义为列线，形成4*4键盘，可以配置16个按键，将单片机P2口与七段数码管连接，当按下矩阵键盘任意键时，数码管显示该键所在的键号。

1、电路图

2、程序流程图

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3、程序源码

ORG 00H K1:

MOV

MOV

ANL

CJNE K2:

CALL

MOV

ANL

CJNE

JMP OVER:

CALL

MOV

ANL

CJNE

JMP OVER1:

MOV

MOV

ANL

CJNE

MOV

MOV

ANL

CJNE

MOV

MOV

ANL

CJNE

MOV

MOV

ANL

CJNE

LJMP ROW_0:

MOV SJMP

;起始地址00H P1, #0F0H

;设置P1.4~P1.7为输入端口 A, P1

;从P1读取所有列的值

A, #11110000B

;屏蔽掉无用的低4位，非列值 A, #11110000B, K1

;查询直到所有的按钮释放

DELAY

;调用20ms延时子程序(省略)A, P1

;从P1读取状态，看有没有按钮被按下A, #11110000B

;屏蔽掉无用的低4位，非列值 A, #11110000B, OVER;如果有按钮按下，跳到OVER K2

;循环检测

DELAY

;延时20ms防止抖动 A, P1

;从P1读取状态 A, #11110000B

;屏蔽掉无用的位

A, #11110000B, OVER1;如果有按钮按下，找到行 K2

;如果没有按钮按下，循环扫描 P1, #11111110B

;第0行输出低电平A, P1

;读所有的列 A, #11110000B

;屏蔽掉无用的位

A, #11110000B, ROW_0;如果第0行有按钮按下，找列 P1, #11111101B

;第1行输出低电平A, P1

;读所有的列 A, #11110000B

;屏蔽掉无用的位

A, #11110000B, ROW_1;如果第1行有按钮按下，找列 P1, #11111011B

;第2行输出低电平A, P1

;读所有的列 A, #11110000B

;屏蔽掉无用的位

A, #11110000B, ROW_2;如果第2行有按钮按下，找列 P1, #11110111B

;第3行输出低电平A, P1

;读所有的列 A, #11110000B

;屏蔽掉无用的位

A, #11110000B, ROW_3;如果第3 行有按钮按下，找列 K2

;如果没有，则循环

DPTR, #KCODE0

;设置DPTR=第0行的起始地址 FIND

;找列

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ROW_1:

MOV DPTR, #KCODE1

;设置DPTR=第1行的起始地址

SJMP FIND

;找列 ROW_2:

MOV DPTR, #KCODE2

;设置DPTR=第2行的起始地址

SJMP FIND

;找列 ROW_3:

MOV DPTR, #KCODE3

;设置DPTR=第3行的起始地址 FIND:

SWAP A FIND1:

RRC A

;看看是否进位C为0

JNC MATCH

;如果是0，就跳到MATCH找键值

INC DPTR

;DPTR加1

SJMP FIND1

;循环查找 MATCH:

CLR A

;A=0

MOVC A, @A+DPTR

;用DPTR在数据表中找到键值装入A

CLR P2.7

;置P2.0口为低，显示数字

MOV P0, A

;显示键值

LJMP K1

;循环

DELAY:

;延时子程序，1ms

MOV R1, #2

D1:

MOV R2, #248

DJNZ R2, $

DJNZ R1, D1

RET

;键值保存在以下的数据表中，可根据系统实际需要进行修改

ORG 300H

;数据表起始地址

//KCODE0: DB 80H, 0C0H, 0C0H, 0C0H

;第0行 KCODE0: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H;第0行 KCODE1: DB 99H,92H,82H,0F8H

;第1行 KCODE2: DB 80H,90H,88H,83H;第2行 KCODE3: DB 0C6H,0A1H,86H,8EH

;第3行

END

4、仿真实验结果

当矩阵键盘的0号键被按下时，P0口的七段数码管显示的数据为0.如下图1所以：

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图1

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当矩阵键盘的3号键被按下时，P0口的七段数码管显示的数据为3.如下图2所以：

图2

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当矩阵键盘的D号键被按下时，P0口的七段数码管显示的数据为d.如下图3所以：

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图3

当矩阵键盘的F号键被按下时，P0口的七段数码管显示的数据为F.如下图4所以：

图4

5、实验板运行结果

当矩阵键盘的9号键被按下时，P0口的七段数码管显示的数据为9.如下图5所以：

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图5

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第二篇：矩阵键盘实验报告

自主学习用实验 矩阵键盘识别实验

一、实验目的

1、掌握 4×4 矩阵键盘的工作原理和键盘的扫描方式。

2、掌握键盘的去抖方法和键盘应用程序的设计。

二、实验设备

1、PC 机一台；

2、开放式模块化单片机教学实验箱一台；

3、USB 下载线一根。

三、实验内容

自行编制程序，用 51 单片机实现 4×4 矩阵键盘扫描，采用线反转法；并实现当 S11按下时在数码管上显值“0”，当S12按下时在数码管上显值“1”……，即依次将 S11 至S26按下，在数码管上依次显示十六进制数“0-F”，矩阵键盘原理图如图 1-1 所示。单片机与数码管接口电路原理图如图 1-2 所示。

图 1-1 矩阵键盘接口电路

图 1-2 数码管接口电路原理图

四、思考题

1．画出所编程序的流程图；

开始Y判断是否第一行有键按下N判断是否第二行有键按下N判断是否第三行有键按下N判断是否第四行有键按下Y判断是第几个按键按下数码管显示对应的数字Y判断是第几个按键按下数码管显示对应的数字Y判断是第几个按键按下数码管显示对应的数字判断是第几个按键按下数码管显示对应的数字结束

2．若要实现2×4 矩阵键盘，软硬件作如何修改。

答：将行线P2^3, P2^4接线去掉。程序对应部分P2=0xfd;P2=0xfe;删掉。3．实验中有何故障、问题出现，是否得到解决？如何解决的？ 问题：显示值对应出错。

原来是共阳段码和共阴段码弄相反了。

第三篇：矩阵教学设计

矩阵复习课 教学设计

江苏省海州高级中学 申磊

一、教学内容分析

《普通高中课程标准实验教科书·数学（选修4-2）》（苏教版）。本节课程不是大学教材中矩阵内容的简单下放，而是通过平面图形的几何变换来讲解常见的简单二阶矩阵，把矩阵作为一个研究平面图形变换的基本工具，作为广泛意义上的一种“代数”来学习和介绍。

二、设计思想

《标准》强调数学文化的重要作用，体现数学的文化的价值。数学教育不仅应该帮助学生学习和掌握数学知识和技能，还应该有助于学生了解数学的价值。让学生逐步了解数学的思想方法、理性精神，体会数学家的创新精神，以及数学文明的深刻内涵。

三、教学目标

通过几何变换讨论二阶方阵的乘法及性质、矩阵的逆和矩阵的特征向量，矩阵的简单应用。

四、教学重点和难点

重点：通过几何图形变换，学习二阶矩阵的基本概念、性质和思想； 难点：切变变换，逆变换(矩阵)，特征值与特征向量。

五、教学过程设计

【课堂准备】

1．选题：由教师根据本章教学目标及重难点选择适当的题目制成导学案，印刷成导学案并提前一天发给学生；

2．做题：提前一天每位同学独立完成导学案，然后学习小组内部根据各自的做题情况展开讨论；

3．精彩展示：课前教师把任务分配到各个小组，由组长确定每人的具体任务，上台来展示；

4．点评：最后又其他组的成员给出点评，不足之处再有教师补充。【教学过程】

1．出示课题：教师简明叙述本章内容及重难点

2．交流、分享：（由教师主持。小组推荐发言人；以下记录均为发言概述）基础训练（学生在原位回答问题，回答问题方式：本题考查点是什么，答案是什么，怎么做？教师点评）

112012（1）学生1：函数小史计算：（1）

（2）011101（2）教师点评：掌握二阶矩阵与平面列向量在乘法规则是解题的关键（3）学生2： 曲线xy=1绕坐标原点逆时针旋转90°后得到的曲线方程是__________，变换对应的矩阵是_________.（4）教师带头鼓掌并简单评价

0210（5）学生3：已知A=,B=则AB=___________,BA=___________ 2132（6）教师带头鼓掌并简单评价

3（7）学生4：设矩阵M21212的逆矩阵是M1ab，则ac的值为

cd32（8）教师带头鼓掌并简单评价

002xyx（9）学生5：已知A，若A=B，求x，y.,B2y00x2y（10）教师点评：两个矩阵相等的充要条件是它们的行数与列数分别相等，并且对应位置的元素也分别相等.xx2x5y（11）学生6：已知变换，试将它写成矩阵的乘法形式.yyx2y（12）教师点评：一般地，对于平面向量变换T，如果变换规则为T：xxaxbyyy=cxdy，那么根据二阶矩阵与平面列向量在乘法规则可以改写为xxabxT：=的矩阵形式.yycdy能力测试（学生上黑板展示，再有其他组同学给予点评）

（13）学生7：已知在矩阵M的作用下点A（1，2）变成了点A′（11，5），点B（3，-1）变成了点B′（5，1），点C（x，0）变成了点C′（y，2），求（1）矩阵M；求（2）x、y值.（14）学生8点评：求变换矩阵通常用待定系数法．

（15）学生9：求关于直线y=3x的反射变换对应的矩阵A．

（16）学生10点评：一般地若过原点的直线m的倾斜角为，则关于直线m

cos2的反射变换矩阵为： A=sin2sin2 cos2x（17）学生11：已知矩阵Af(x)，Bx1x，C，若A=BC，2a求函数f(x)在[1,2] 上的最小值.（18）学生12点评：（本题运用了行矩阵与列矩阵的乘法规则及两个矩阵相等的充要条件；求含参数的二次函数在闭区间上的最值问题，通常需要分类讨论.（19）学生最值。

cossin(R)，试求f(x)x22x3的13：若xsincos12153MM16，求（20）学生14：已知矩阵，向量32abk0（21）学生15：记A，其中kR，作矩阵乘法SA，AS，,Scd0kS与单位矩阵、零矩阵的关系？

当k>0时，矩阵S对应的变换TS有何几何意义？ 研究TS与伸压变换的关系？

（22）学生16点评：仔细体会两个二阶矩阵乘法可交换的条件；从矩阵乘法的代数运算和几何意义两个不同的方面理解矩阵乘法和变换复合之间的内在联系；复杂的变换都可以通过简单的初等变换复合而成。3．课堂小结：

第四篇：结构矩阵设计心得体会

结构矩阵设计心得体会

这学期的结构矩阵设计课程分为两部分，理论课程和上机实验课程。

在理论课程中，老师讲解了结构矩阵分析的理论知识，包含原理，平面钢架静力分析等。通过理论的学习对结构矩阵设计的总体思想有了系统的认识，在学习过程中，我感觉比较复杂的是结构的刚度方程的确定，在理论课程结束后，我开始了上机实验课程。

上机实验课程中，我们先确定了小组，我负责编写程序中的一部分，当我们把程序都编写好汇总以后，进行了调试，确认程序可以正确运行后，我们用程序完成了《结构矩阵分析原理及程序设计》大作业。

现在课程已经快要结束了，感慨颇多，令我感触最深的是计算机在计算结构内力方面的运用，计算机的方便快捷不仅使计算结果精确可靠，还减少了工作人员的大量计算劳动，为结构设计提供的巨大的便捷，这也让我明白，课程需要用一种交叉的学习方式来学习，是一种综合的学习方式，并且还要学会使用各种便捷的工具，使自己的学习能力有所提高。

这次学习也使我认识到合作的重要性，这次作业的完成，就是与小组成员合作的结果。

第五篇：嵌入式ARM键盘控制LED灯实验报告

实验六 键盘控制LED灯实验 实验目的

(1)通过实验掌握中断式键盘控制与设计方法；(2)熟练编写S3C2410中断服务程序。实验设备

(1)S3C2410嵌入式开发板，JTAG仿真器。

(2)软件：PC机操作系统Windows XP，ADS1.2集成开发环境，仿真器驱动程序，超级终端通讯程序。实验内容

编写中断处理程序，处理一个键盘中断，并在串口打印中断及按键显示信息。实验步骤

(1)参照模板工程，新建一个工程keypad，添加相应的文件，并修改keypad的工程设置；

(2)创建keypad.c并加入到工程keypad中；(3)编写键盘中断程序； 参考代码如下： ①串口初始化程序

void uart_init()/* UART串口初始化 */ {

} GPHCON |= 0xa0;GPHUP = 0x0;ULCON0

//GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0

//GPH2,GPH3内部上拉

//8N1

= 0x03;UCON0 = 0x05;UFCON0 = 0x00;

//查询方式为轮询或中断;时钟选择为PCLK

//不使用FIFO //不使用流控 UMCON0 = 0x00;UBRDIV0 = 26;

//波特率为57600,PCLK=12Mhz ②发送数据

while(!(UTRSTAT0 & TXD0READY));UTXH0 = c;③接收数据

while(!(UTRSTAT0 & RXD0READY));return URXH0;④打印数据

int i = 0;

while(str[i]){ } return i;putc((unsigned char)str[i++]);⑤按键初始化

int key_init()/* 按键初始化 */ {

} ⑥中断初始化

void irq_init()/* 中断初始化 */ {

}(5)编译keypad；

(6)运行超级终端，选择正确的串口号，并将串口设置位：波特率（115200）、奇偶校验（None）、数据位数（8）和停止位数（1），无流控，打开串口； INTMSK &= ~(3<<2);printk(“中断初始化OKrn”);GPFCON = 0x55aa;GPFUP = 0xff;

printk(“按键初始化OKrn”);return 0;(7)运行程序，在超级终端中输入的数据将回显到超级终端上，结果如图5.4所示：

图6.1 初始化运行结果

图6.2 main运行结果 实验总结

通过这次实验我巩固了上次实验的串口的使用方法，串口初始化、发送数据和接收数据，同时也熟悉了中断的处理过程，即保护现场、中断处理、恢复现场并返回。

在实验时花费了很多的时间都没有按照老师的要求将代码修改好，主要是因为对代码的不熟悉和不能很好的灵活运用，最后对老师修改的代码仔细的看了，其实很简单。