一、矩陣式鍵盤

1.工作原理

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。一個4x4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成16只按鍵的鍵盤，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤比獨立式鍵盤，更節(jié)省I/0口。

如圖1所示，每只按鍵在行列線交節(jié)點上，一端接行線，另一端按列線，列線通過上拉電阻RP1接到VCC上，設(shè)QO~Q3為低電平，在沒有動作時行線處于低電平狀態(tài)，列線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵被接下時，該鍵所在的列線的電平由高變低，這也是識別矩陣式鍵盤是否有鍵被接下的關(guān)鍵所在。要將行與列線信號配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚聿判小?br />
2.按鍵識別方法

下面以下圖中9號鍵被接下為例，來說明該按鍵是如何被識別出來的。當(dāng)9號鍵被接下時，與之鍵相連的列線3的電平將由與此鍵相連的行線A的電平?jīng)Q定。由于在天鍵接下時列線處于高電平狀態(tài)，如果讓所有行線也處于高電平，那么將不會引起列線電平的變化，也就沒法判斷有無鍵被接下，更不用說是判斷接下的是哪個鍵了。如果將所有行線置為低電平，則接下的鍵所在的列線將變成低電平，根據(jù)此變化能準(zhǔn)確判定該列有按鍵接下，但仍不能確定是哪個鍵被按下，即被接下的鍵在哪一行。若某時刻讓一條行線處于低電平，讓其余所有行線處于高電平，如A行為低電平，其余行為高電平，因為是按鍵9被按下，所以列3立刻變?yōu)榈碗娖?，?jù)此可確定是A行與列3交叉點的按鍵(即9號鍵)被按下。同理可以判斷出矩陣鍵盤中每一個被接下的鍵所在的行、列，即知道被按下的鍵名。

　　根據(jù)上面的分析，可以總結(jié)出用單片機控制和讀取I/0的狀態(tài)來識別矩陣鍵盤按鍵的方法：

第一步，單片機通過總線地址adr0、adr1、adr2、adr3，分別掃描矩陣鍵盤的四條行線，看是否有按健被接下；

第二步，單片機調(diào)用延時去抖程序排除干擾因素，確認有按鍵被接下，然后通過總線數(shù)據(jù)線ADO、AD1、AD2、AD3，讀回列線電平狀態(tài)再通過軟件讀出行線和列線的交叉點，即找出被接下的鍵。

以上識別按鍵的方法稱為掃描法。

　　二、液晶顯示器

液晶顯示器微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，在袖珍式儀表和低功耗系統(tǒng)中得到越廣泛的應(yīng)用。字符型液晶模塊采用5×7點陣圖形顯示字符，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等，下面以2行16個字的LMl602液晶模塊來介紹其編程方法。

LMl602采用標(biāo)準(zhǔn)的（14）腳接口，其引腳定義及功能如下表所示。VSS為地，VDD按5V正電源；VO為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一只1Oka的電位器來調(diào)整對比度；RS為寄存器選擇，為高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW均為低電平時可以寫入指令或顯示地址，當(dāng)RS為低電平、RW為高電平時可以讀忙信號；當(dāng)RS為高電平、RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E為使能端，當(dāng)E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。DO～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。

LMl602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器CGROM內(nèi)存儲了160個不同的點陣字符圖形，包括阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用符號和日文假名等。每個字符都有一個固定的代碼，如大寫英文字母“A”的代碼是O1OOOOO1B(41H)，只要顯示地址41H中的點陣字符圖形，使用者就能看到字母“A”。

引腳 符號引腳說明1VSS電源地2VDD電源正3VL液晶顯示偏壓信號4RS數(shù)據(jù) /命令選擇端(H/L)5R/W讀 /寫選擇端(H/L)6E使能信號7DOData I/08D1Data I/09D2Data I/010D3Data I/011D4Data I/012D5Data I/013D6Data I/014D7Data I/015BLA背光源正極16BLK背光源負極

　　2.基本操作時序

讀狀態(tài)：輸入RS=L、RW=H、E=H輸出DO～D7=狀態(tài)字

寫指令：輸入RS=L、RW=L、DO~D7=指令碼、E=高脈沖輸出無

讀數(shù)據(jù)：輸入RS=H、RW=H、E=H輸出DO~D7=數(shù)據(jù)

寫數(shù)據(jù)：輸入RS=H、RW=L、DO~D7=數(shù)據(jù)、E=高脈沖輸出無

3.初始化流程

初始化過程(復(fù)位過程)

延時15ms

寫指令38H(不檢測忙信號)

延時5ms寫指令38H

(不檢測忙信號)

延時5ms

寫指令38H(不檢測忙信號)

延時5ms

寫指令38H(不檢測忙信號)

　　說明：以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號。

寫指令38H:顯示模式設(shè)置

寫指令08H:顯示關(guān)閉

寫指令01H:顯示清屏

寫指令06H:顯示光標(biāo)移動設(shè)置

寫指令0CH:顯示開及光標(biāo)設(shè)置

給出以上具體操作時序主要是為了幫助大家更好地理解LCD驅(qū)動程序，并按照基本初始化流程書寫驅(qū)動程序。驅(qū)動程序沒不需要每次都編寫，需要使用時，只要把以前編寫的驅(qū)動程序作為頭文件調(diào)用即可。液晶驅(qū)動程序見后邊附程序。

三、單片機總線模式的鍵盤檢測與液晶顯示總體電路

下圖中的總線鍵盤主要是用于制作大鍵盤。單片機通過74LS138與74LS573進行總線模式擴展，使鍵盤掃描和液晶顯示共用數(shù)據(jù)口通過地址信號分別控制與二者間的數(shù)據(jù)傳輸，以充分地利用單片機的I/O口資源。

 

　　四、按鍵程序流程圖

按鍵程序流程如下圖所示。

　　本實驗在已Proteus仿真軟件上驗證通過。通過Keil軟件進行編程，然后將生成的Hex文件加載到51單片機中，就能觀察到液晶屏顯示的實驗現(xiàn)象內(nèi)容。在矩陣鍵盤上按下任意鍵，在液晶顯示器上就會以移位顯示的方式看到軟件定義的鍵值?！?br />
鍵盤和顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)常使用的人機交互界面，此實驗可以幫助單片機初學(xué)者了解總線模式，學(xué)會用總線模式實現(xiàn)鍵盤掃描與液晶顯示的技術(shù)。