个人资料整理仅限学习使用微机原理与接口技术研究性专题设计报告课程名称：单片机原理与微机接口技术设计题目：键盘输入与液晶显示系统院系：机械与电子控制工程学院班级：机电1213班设计者：张威张古琴丁国华学号： 12223084 12223083 12223060指导教师：赵嘉蔚设计时间： 2018年6月机电学院《微机原理与接口技术》研究性专题任务书摘要键盘输入与液晶显示系统是单片机应用中最常见的一种形式，几乎涉及到人们日常生产和生活中的各个方面。

键盘是用于实现单片机应用系统中的数据和命令的输入，液晶显示器LCD能使人直观的获得需要了解的信息。

实现人机的交流互动。

因此，对液晶显示与键盘系统的研究与应用是很有必要的，对于我们今后的学习有着很强的推动作用。

目录一、设计要求7二、任务分工7三、主要元器件介绍83.1、AT89C5183.2、 1602LCD概述113.3、发光二极管143.4、蜂鸣器15四、仿真电路设计与系统仿真图164.1、 Proteus仿真软件的相关介绍164.2、复位电路仿真电路图：174.3、时钟电路仿真电路图184.4、1602LCD显示仿真电路图错误!未定义书签。

4.4、1602LCD显示仿真电路图184.5、键盘仿真电路图194.6、蜂鸣器和发光二极管电路仿真194.7、相关功能仿真显示图20五、程序流程图及相关程序175.1、程序构思：175.2、程序流程图：18六、遇到问题及解决方案196.1、软件问题19七、体会与感想20八、参考文献21九、附件22一、设计要求◆系统上电显示初始化界面，“欢迎使用本系统!” ；◆按数字键显示相应数字；◆按功能键实现相应功能；1、按功能键“A” ，发光二极管发光；2、按功能键“B” ，发光二极管不发光；3、按功能键“C” ，蜂鸣器报警；4、按功能键“D” ，蜂鸣器停止报警；5、按功能键“E”，显示组员姓名<Zhangwei zhangguqin dingguohua）；6、按功能键“F”，显示“Thank you! JiDian 1213”。

二、任务分工三、主要元器件介绍3.1、AT89C51AT89C51简介：AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kB的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

✧AT89C51主要特征：➢4k Bytes Flash片内程序存储器；128 bytes的随机存取数据存储器<RAM）➢32个外部双向输入/输出<I/O）口；2个中断优先级、2层中断嵌套中断；➢6个中断源；2个16位可编程定时器/计数器；➢2个全双工串行通信口；看门狗<WDT）电路；片内振荡器和时钟电路；➢与MCS-51兼容；➢全静态工作：0Hz-33MHz；➢三级程序存储器保密锁定；➢可编程串行通道；➢低功耗的闲置和掉电模式。

✧管脚说明VCC：供电电压GND：接地P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，图1 AT89C51引脚图P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P1.0 T2<定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出；P1.1 T2EX<定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）；P1.5 MOSI<在系统编程用）；P1.6 MISO<在系统编程用）；P1.7 SCK<在系统编程用）。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流<ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管脚备选功能P3.0 RXD<串行输入口）P3.1 TXD<串行输出口）P3.2 INT0<外部中断0）P3.3 INT1<外部中断1）P3.4 T0<记时器0外部输入）P3.5 T1<记时器1外部输入）P3.6 WR<外部数据存储器写选通）P3.7 RD<外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器<0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源<VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3.2、 1602LCD概述1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别.16字×2行的字符型液晶显示器显示模块可以与8位或4位微处理器直接接口，其内置式字符发生器ROM可提供160种符合工业标准的字符，包括全部英文大小写字母，阿拉伯数字，以及32个特殊字符或符号，其内置的RAM可以根据用户需要，由用户自行设计字符或符号，其指令系统为用户提供了方便的操作指令，点阵字符型液晶显示模块采用了+5V单电源供电，功耗低。

✧1602LCD 主要技术参数：显示容量:16×2 个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA(5.0V>模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H>mm✧引脚功能说明:1602LCD 采用标准的14 脚<无背光）或16 脚<带背光）接口，引脚接口说明如下表。

第1 脚：VSS 为地电源。

第2 脚：VDD 接5V 正电源。

第3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。

第4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS 和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS 为低电平R/W 为高电平时可以读忙信号，当RS 为高电平R/W 为低电平时可以写入数据。

第6 脚：E 端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14 脚：D0～D7 为8 位双向数据线。

第15 脚：背光源正极。

第16 脚：背光源负极。

1602LCD控制指令：1620液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示。

它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。

<说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。

高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。

D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符指令7：字符发生器RAM地址设置指令8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据指令11：读数据1620液晶显示模块可以和单片机直接接口。

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。

要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。

程序在开始时对液晶模块功能进行了初始化设置，约定了显示格式。

3.3、发光二极管光是能量的一种形式，一种可以被原子释放出来。

是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。

这些粒子被叫做光子，是光的最基本单位。

光子是因为电子移动才释放出来。

在原子中，电子在原子的四周围以轨道形式移动。