C51单片机课件 7第七章 电子密码锁控制系统.ppt

课程目标、课程重点及难点 课程目标： 了解微机控制系统键盘的构建及工作原理；认识微机控制系统的键盘设计，掌握单片机键盘的应用。 课程重点及难点 独立式键盘及其接口电路；矩阵式键盘及其接口电路；按键扫描驱动程序的设计。 7.1电子密码锁控制系统任务分析 一、 电子密码锁实物图： 二、任务分析 （1）状态1：开机复位，等待输入，输入四位密码，按Enter键结束。 （2）状态2：若密码输入正确，则数码管显示“god”。驱动继电器，使小马达运行。延时五秒返回重新输入。 （3）状态3：若密码输入不正确，则数码管第一位显示输入次数，后二位显示“ER”，延时三秒后返回重新输入。 （4）状态4：当错误输入次数满三次时，起动蜂鸣器报警。延时五秒返回重新输入。 三、硬件控制线路 四、项目所需元器件 （1）实验控制板。 （2）4个共阳极LED数码管、11个按钮。 （3）继电器、电动小马达、三极管、喇叭等 （4）晶振12M，启振电容30pf2个，复位电容22uf,电阻若干。 五、项目所涉及的知识内容 （1）键盘的构成、扫描及编码。 （2）键盘的编程。 7.2 键盘及其接口电路 一、键盘的基本概念 键盘是一组开关的集合，是最常用的输入设备之一。组成键盘的按键有触点式和非触点式两种。 触点式按键通常是机械触点开关，它利用了机械触点的通、断特性完成信息的输入。 非触点式按钮主要指利用电子器件的通、断来完成信息的输入，如工作在开关状态的三极管、电力电子器件IGBT等。 在单片机控制系统中常用触点式开关来组成键盘。 7.2 键盘及其接口电路 在实际键盘接口设计时，必须考虑以下一些问题： 按键开关的消抖问题 重键 连击 （1）按键开关的抖动问题 由于按键的结构为机械弹性开关，因此按键从最初按下到接触稳定需数毫秒的弹跳时间，这样的抖动时间一般在5~10ms，松开键时也有同样的问题。 7.2 键盘及其接口电路 键盘消抖动的方法有两种。 硬件消抖动：利用双稳态电 路、单稳态电路及RC积分电 路去抖。 软件消抖动：利用延时子程 序来完成，既在第一次检测 到按下按键后，经过一定抖 动时间后再次检测按键是否 按下，从而消除抖动的影响。 7.2 键盘及其接口电路 （2）重键：是指无意同时或先后按下两个以上的键。 （3）连击：是指一次按键产生多次击键的结果。 通常在单片机应用系统中，对于重键或连击现象，也多利用软件来进行控制，如采取单键按下有效、多个键按下无效，并且在某个键被按下时，CPU等待此键释放的过程中不响应其它按键等策略来解决。 7.2 键盘及其接口电路 二、键盘的结构方式 键盘有两种基本类型：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘采用硬件线路来产生键码，每按下一个键，键盘 能自动生成按键代码。 非编码键盘是靠软件来识别键盘上的闭合键，并由软件编 成来确定按键代码。非编码键盘具有结构简单、价格便宜 等特点，因此在单片机系统中普遍采用非编码键盘。 非编码键盘按结构方式划分，有独立式键盘和矩阵式键盘 两大类。 7.2 键盘及其接口电路 1、独立式键盘及其接口 独立式键盘，是一种最简单的键盘构成方法，它将每个按键的一端接到单片机的I/O口，另一端接地，如图所示。 主要特点是各个键相互独立，每一个按键对应一根输入口线。键盘软件结构简单，但当键盘数目较多时，需占用大量的输入口线，所以在使用上受到了很大的限制。 7.2 键盘及其接口电路 7.2 键盘及其接口电路 2、矩阵式键盘及其接口 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。 在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接，如图所示。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比独立式键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一个键（9键）。 7.2 键盘及其接口电路 （1）矩阵式键盘的按键识别方法 逐行扫描法： 扫描法是一种逐行或逐列判断是否有键按下的方法。扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。利用行扫描法判断矩阵键盘中被按下的键时主要经过以下步骤： 第一步，识别有无键按下 让所有的行线均置为0电平，即P1.4～P1.7均输出低电平，读取列线P1.0～P1.3的值，若P1.0～P1.3均为高电平，则表示无键按下；若不全为高电平，则表示有键按下。 7.2 键盘及其接口电路 第二步，若有键被按下，识别出具体的按键 方法是采用逐行扫描的办法，即逐行置零电平，检查各列