实验报告：51单片机矩阵键盘设计

摘要

本实验研究了51单片机矩阵键盘设计，采用了汇编语言和C语言实现程序设计。根据计算机原理，学习了51单片机按键扫描，信号采集方式，实现了简单的51单片机矩阵键盘控制程序。

关键词：51单片机；矩阵键盘；数字口；实验

1． 研究背景

随着信息技术的发展，嵌入式系统发展迅速，给人们的生活和工作带来了方便。51单片机作为一种简单、便宜、可靠的嵌入式控制器，常用于消费类产品、自动化设备等控制系统。掌握其内部结构，熟悉51单片机设计是研发嵌入式设备的必要条件之一。矩阵键盘是51单片机控制系统中重要的输入设备，通过它将人工操作转换为有效的输入讯息。矩阵键盘的特点是结构简单，可以控制多个引脚连接，并可以通过软件实现按键的扫描与检测，广泛用于消费类电子设备和工业控制系统。

2． 实验内容

本实验使用51单片机作为控制器，采用超小型矩阵键盘作为外部输入设备，研究并实现了51单片机矩阵键盘控制程序。

3． 实验环境

实验所用到的设备有单片机开发板、51单片机开发系统、仿真系统及软件波形器等，具体配置如下：

（1）主机：Intel 酷睿i5处理器3.10GHz、4G内存；

（2）编程系统：Keil uVision　开发系统V4.73；

（3）仿真系统：51单片机仿真系统；

（4）软件波形器：波德Bus Pirate万用表；

（5）调试器：STC-ISP下载器及调试器；

（6）外围设备：键盘、LCD液晶显示屏、正编码器、电机和传感器等。

4． 实验原理

（1）连接矩阵键盘：由于单片机的数字资源有限，一般采用4*4矩阵结构，每行（列）分配4个口，共8个口。根据行灭条件，可将八个引脚分为四条行，四条列，行端设置输出，列端设置输入，并将所有输入引脚接上拉电阻，由此组成一个4*4矩阵键盘。

（2）连接LCD液晶显示屏：LCD液晶显示屏是一种常用的输出显示装置，可实现二维显示。采用1602液晶显示屏接口，将1602每一线连接到单片机口，这里采用的是4位并口，把D0~D7连接到单片机相应的端口即可，其中D6、D7用来设置光标的移动步长与显示的方式，D5表示正反显示（1位正反显示，0位正反显示），D4设置是否开启光标，D3设置亮度，D2设置是否清屏，D1+D2设置光标字形，D0设置光标移动方向。

（3）编程：本实验采用51单片机的汇编语言和C语言实现程序设计，具体实现步骤参见程序清单1。

5． 实验结果

根据设计要求，实验结果表明，51单片机开发系统运行正常，程序编程测试无误，程序功能顺利实现，程序运行图如图1所示。

6． 结论

本实验通过设计51单片机矩阵键盘的控制程序，有助于加深对单片机矩阵键盘的理解，掌握其原理和实践技能，能够为今后便捷地进行嵌入式系统控制设计奠定基础。

致谢

在此，我要感谢我的老师，在完成本实验过程中付出非常多的辛勤努力，为本实验的顺利完成做出了重要贡献。