簡單的4×4行列式鍵盤控制電路設計

1.概述

鍵盤是一組按壓式開關的集合，是微機系統不可缺少的輸入設備，用于輸入數據和命令。鍵盤的每一個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。鍵盤系統的主要工作包括及時發現有鍵閉合，求閉合鍵的鍵碼。根據這一過程的不同，鍵盤可以分為兩種，即編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過一個編碼電路來識別閉合鍵的鍵碼，非編碼鍵盤是通過軟件來識別鍵碼。由于非編碼鍵盤的硬件電路簡單，用戶可以方便地增減鍵的數量，因此在單片機應用系統中，非編碼鍵盤得到廣泛的應用，有較好的應用價值。

2.設計原理

首先應該了解本次設計的基本要求和目的，再通過查找資料了解80C51單片機的工作原理、結構圖，數碼顯示管的結構和工作原理。根據設計要求可以將單片機P3口接4×4鍵盤，P0口接數碼顯示管，根據掃描原理進行行掃描，用CJNE指令判斷P3口的狀態。采用軟件延時去抖動，用MOVC A,@A+DPTR取鍵值。

建立鍵值對應的顯示碼，通過查表指令實現鍵值的顯示。由此畫出設計流程圖和利用匯編語言進行編程。最后利用Proteus畫出電路圖進行仿真。其系統原理框圖如圖1所示。

3.單元電路設計

3.1 顯示電路

按顯示方式分，用單片機驅動LED數碼管的方法有靜態顯示和動態(掃描)顯示兩種。

靜態顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出后需要刷新，直到下一次顯示內容需要更新時再傳送新的數據，這種方法顯示穩定，占用CPU時間少。本設計主要是用的動態顯示，它的特點正好與靜態顯示相反，需要CPU時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據有閃爍感，占用的CPU時間多，但動態顯示所需硬件少，電路相對簡單，能節省線路板空間。采用1位8段共陰極LED,P0口作為LED顯示碼輸出端，因為只采用1位數碼管，因此線選端直接接地。

如圖2所示。

3.2 鍵盤電路

用AT89S51的并行口P3接4×4行列式鍵盤，以P3.0-P3.3作輸出線，以P3.4-P3.7作輸入線;在數碼管上顯示每個按鍵的“0-F”

序號。對應的按鍵的序號排列如圖3所示。

3.3 電路仿真

采用Proteus仿真軟件進行仿真，在仿真之前先按照預設值好的電路圖進行連線，以及布局，最后確定線路已連接好，將匯編程序編譯生成。hex文件，加載到51芯片中，再運行開始仿真，電路仿真效果圖如圖4所示。

4.結束語

本設計是以單片機為控制核心的鍵盤系統，對該系統的結構原理進行了相應的描述。通過對鍵盤的操作在數碼管上顯示相應的按鍵字符，具有使用方便、操作簡單等特點。隨著單片機的日益發展，它必將更多的電子系統設計中得到更多的應用，為電子設計增加更多精彩。