嵌入式应用综合设计键盘控制数码管的数字输入及运算实验.doc

　《嵌入式应用》综合设计报告书 设计题目：键盘控制数码管的数字输入及运算实验 学院：信息工程学院 班级：11级 学号： 姓名： 指导老师： 中央民族大学 二零一三年十二月二十四日 一、 设计目的 实现在linux实验中编写一个针对键盘控制数码管硬件驱动程序。 二、 设计内容 编写一个针对硬件键盘控制数码管的驱动程序； 实现键盘控制数码管点阵操作 三、 设计方案 1、学习了解数码管和键盘的工作原理： 1）LED数码管的工作原理： （1）、LED 的发光原理：LED（Light Emitting Diode），即发光二极管。是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED 的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的晶片，如图15-1，在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为p-n 结。在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴 极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 图15-1 （2）、八段LED 显示器八段LED 显示器由8 个发光二极管组成，如图15-2，图15-3。基中7 个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED 显示器有两种不同的形式：一种是8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED 显示器；另一种是8 个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED 显示器。共阴和共阳结构的LED 显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8 个笔划段hgfedcba 对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8 位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED 显示器，当共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba 各段为0111011 时，显示器显示P字符，即对于共阴极LED 显示器，“”字符的字形码是73H。如果是共阳LED 显示器，共阳极接高电平，显示“”字符的字形代码应8CH）。这里必须注意的是：很多产品为方便接线，常不按规则的方法去对应字段与位的关系，这时字形码就必须根据接线来自行设计了。 图 15-2 图15-3 （3） 、芯片74LV164 的介绍： 74LV164 是8 比特的沿触发的串行输入，并行输出的转换器。串行的数据从两个输入端的嵌入式系统教学平台实验教材135其中一个输入，两个输入端必须连在一起，或者不用的一个要接高电平。在时钟信号（CP）的上升沿到来的时候，数据向右移位。数据从Q0 进入，他是两个输入管脚（DSA，DSB）逻辑“与”的结果。在MR 管脚输入低电平可以把所有输入清零，并把输出置为低电平。如图15-4，图15-5： 图15-4 图15-5 数码管的连接电路如图15-6： 图15-6 2）键盘的工作原理 键盘的结构通常有两种形式：线性键盘和矩阵键盘。在不同的场合下，这两种键盘均得到了广泛的应用。线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键的一端与微机的一个I/O 口相连。有多少个键就要有多少根连线与微机的I/O 口相连，因此，只适用于按键少的场合。矩阵键盘的按键按N 行M 列排列，每个按键占据行列的一个交点，需要的I/O 口数目是N+M，容许的最大按键数是N×M。显然，矩阵键盘可以减少与微机接口的连线数，简化结构，是一般微机常用的键盘结构。根据矩阵键盘的识键和译键方