《单片机技术与应用》教案13项目5任务1-键盘接口概述及行列式扫描编程原理.doc

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教案

学习领域

项目5简易电子琴设计

学习情境

任务1键盘接口概述及行列式扫描编程原理

序号

13

课型

理实一体化

课时

2

教具学具

电教设施

pc机；keil以及proteus软件；任务书（供学生用）；课件

教学目标

知识

目标

①掌握矩阵键盘原理

②掌握行列扫描法原理

能力

目标

①能够通过Keil和Proteus软件的初步使用，提高观察和分析能力

②能够通过行列扫描方法方式编写程序，培养逻辑思维能力

③能够编制按键状态机程序，提高分析和解决问题的能力

情感

目标

①能够透过实验现象归纳事物本质

②培养学生对本专业的职业认同感

③培养学生科学探索的兴趣、严谨扎实的工作作风和团结协作精神

教学重

难点

重点

①掌握矩阵键盘原理

②掌握行列扫描法原理

难点

①掌握矩阵键盘原理

②掌握行列扫描法原理

学法教法

实验探究、任务引领法、讨论法、张贴法、头脑风暴法、演示法

教学内容

更新、补

充、删节

参考资料

课后体会

学生在任务的驱动下，利用仿真电路自主探究电路规律，结合教师对相关知识点的讲授，达到对所学知识的掌握。这个思路带来了很好的教学效果，但增加的实验部分会使得教学时数稍显紧张，这一点还需日后改进。

教与学互动设计

教师活动内容

学生活动内容

一、组织教学（2分钟）

1.首先清点学生出勤情况，填写考勤记录。

2.检查学生工作服、帽、鞋等是否符合安全要求。

3.宣布今天的实习内容、技术要求、工时、劳动纪律等。

4.强调生产实习安全注意事项。

5.学生分组分上机、实习工位。

6.发放任务书、自评和互评表以及白纸到每组的学生手中。

二、布置任务（3分钟）

下达任务，使用如图4-12所示电路，用AT89C51设计一个数显频率计数器对0~300KHz的方波信号进行测量，信号从P3.5引脚输入，P1、P2口做输出口，接液晶1602，编写程序，测出从P3.5引脚输入的方波信号的频率并显示出来。

三、资讯计划（25分钟）

这里就矩阵键盘识别检测作一介绍：键盘是由若干个案件组成的开关电路，它是简单的单片机输入设备，操作员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。键盘有独立式键盘和矩阵式键盘两种，独立式键盘在前面项目中已有介绍。若键盘闭合键的识别是由专用硬件实现的，则称为编码键盘；若用软件实现闭合键识别的，则称为非编码键盘。

键盘接口应有以下功能：

键盘扫描功能，即检测是否有键闭合；

键识别功能，确定被闭合键所在的行列位置；

产生相应的键的代码（键值）功能；

消除按键抖动及对应对多键串按（复键）的功能。

在单片机的运行过程中，执行键盘扫描和处理，可有以下3种情况：

随机方式，每当CPU空闲执行键盘扫描程序；

中断方式，每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断响应后执行键盘扫描程序；

定时方式，每隔一定时间执行一次键盘扫描程序，定时可由单片机的定时器完成。

矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图5-1所示。

图5-1矩阵式键盘结构

由图可知，一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。

矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到＋5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。

识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。下面以图5-2中K7号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。

图5-2矩阵式键盘接口

矩阵式（也称行列式）键盘用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图5-2所示，一个4′4的行、列结构可以构成一个16个按键键盘。在按键数目较多的场合，要节省较多的I/O口线。

矩阵中无按键按下时，行线为高电平；当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平也为高，这是识别按键是否按下的关键所在。

由于矩阵式键盘中行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合，才能确定闭合键位置。下面讨论矩阵式键盘按键的识别方法。

第1步，识别键盘有无键按下。先把所有列线均置为0（执行P3=0xf0），然后检查各行线电平是否都为高，如果不全为高，说明有键按下，否则无键被按下。