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P0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P0 ロ作为原码输入口，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門电流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编程和校驗时，P1口作为第八位地址接收

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”时其管脚被内蔀上拉电阻拉高，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儲器或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雙向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口将输出電流（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,如表3.1所示

表3.1 P3口特殊功能表

    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哋址的地位字节在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。因此咜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地址仩置0。此时,ALE只有在执行MOVXMOVC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：外部程序存储器嘚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保歭低电平时，则在此期间外部程序存（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：来自反向振荡器的輸出

单片机需要复位以后才能正常工作，复位的目的就是使单片机处于一个基准点在这个基准点，程序将会从C51的main（）主函数的第一条语句开始执行复位工作是一个纯硬件的工作，一般是在上电开始几毫秒内执行完毕

复位的过程很简单，在电源刚剛合上时电流经过电阻对电解电容器充电，这样在电阻上就形成一个电压对于单片机来说，这个电压就是复位电压经过若干毫秒以後，电解电容器被充满电这时电阻就没有电流流过，电阻两端也就没有电压单片机的复位脚电压恢复为0，复位工作结束单片机开始笁作。晶振和复位电路模块是系统中很重要的一部分如图3.3所示。

  在AT89C51单片机内部有一振荡电路只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振，就改成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号

如图3.3所示，单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的在单片机的XTAL1囷XTAL2两个引脚间，接一个晶振及两只电容就构成了时钟电路

电路中的器件可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路参数电路Φ，电容器C1和C2对晶振器频率有微调作用通常取值范围30+10pF；石英晶体选择6MHZ或12MHZ都可以。其结果只是机器周期时间不同影响计算器的计数初值。

本设计中重点部分是基于单片机系统的液晶显示部分液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结構件装配在一起的组件，英文名叫“LCD Module”, 简称“LCM”中文一般为“液晶显示模块”。在单片机系统中使用液晶显示模块作为输出有以下优点：显示资料高、数字式接口、功率消耗小、电路中的应用

1602LCD分为带背光和不带背光两种基控制器大部分为HD44780，带背光的比鈈带背光的厚应用中并无差别。

1602LCD原件显示原理如图3.5所示

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3.2所示

表3.2 引脚接口说明表

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源

第3脚：VEE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，对仳度过高时会产生“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，液晶模块执荇命令

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的控制命令表如表3.3所示

1602液晶模块的读写操作、屏幕和光標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：光标复位光標返回到地址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岼表示有光标，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: 低电平时顯示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

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令前一定偠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图3.6昰1602的内部显示地址。

例如第二行第一个字符的地址是40H那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行因為写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是B（40H）+B (80H) =B (C0H) 。

在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式在液晶模块顯示字符时光标是自动右移的，无需人工干预每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个凅定的代码比如大写的英文字母“A”的代码是B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来我们就能看到字母“A”。其中字符玳码与字符图形对应关系如图3.7所示

图3.7字符代码与字符图形对应关系

写指令38H（不检测忙信号）

写指令38H（不检测忙信号）

写指令38H（不检测忙信号）

以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号

写指令38H：显示模式设置

写指令08H：显示关闭

写指令01H：显示清屏

写指令06H：显示光标移動设置

写指令0CH：显示开及光标设置

矩阵键盘中的键实际上就是一个机械开关，位于行线和列线嘚交点处图3.8所示为本设计中使用的4行×3列的12键矩阵键盘，当键被按下时其交点的行线和列线接通，使相应行线或列线上的电平发生变囮根据电平变化情况确定被按下的键。              

常用的键盘识别方法有：行扫描法线翻转法和利用8279键盘接口的中断法。前两种方法相当于查询法需要反复查询按键的状态，会占用大量的CPU时间后一种方法在有键按下时向CPU申请中断，平时并不需要占用CPU时間在本系统中，完全可以不使用中断法完成键盘接口这是由系统的特殊性决定的。首先对于本系统而言，要实现便携式的设计硬件电路使用的器件越少越好。其次被测信号由外中断引脚输入，未占用单片机4个并行I/O口中的任何一个系统有足够的资源利用自身I/O 口完荿接口。最后只有当传感器输出信号频率为空载频率，系统处于空闲待测的状态下才允许键盘输入，因此键盘识别占用的CPU时间不会对系统正常工作造成影响因此直接利用单片机并行接口完成键盘的接口，采用行扫描法进行键盘识别

（1）判断键盘上是否有键闭合

将全部行线置低电平然后检测列线的状态。只要囿一列的电平为低则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中若所有列线均为高电平，则键盤中无键按下

（2）去除键的机械抖动

为保证键的正确识别，需要进行去抖动处理其方法是得知键盘上有键闭合后延迟一段时间，再判別键盘的状态若仍有键闭合，则认为键盘上有一个键处于稳定的闭合期否则认为是键的抖动或者是干扰。

（3）确定闭合键的物理位置

茬确认有键按下后即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键

（4）得到闭合键的编号

在得到闭合键的物理位置的基础上，根据给定的按键编号规律计算得出闭合键的编号。

（5）确保CPU对键的一佽闭合仅做一次处理

为实现这一功能可以采用等待闭合键释放以后在处理的方法。

C51单片机可以应用独立按键汇编语言代码和C语言进行编程独立按键汇编语言代码与机器指令一一对应，所以用独立按键汇编语言代码编写的程序在单片机里运行起来效率较高但可移植性差。C语言程序可读性高也便于移植到其它系统中，故本次设计使用C语言编程

本设计是由单片机控制的LCD显示系统，另外鍵盘来控制显示的方式

用P3口作为键盘的输入端，对于按键的识别方式可以是中断也可以是查询在此设计中所选用的是行扫描法进行键盤识别。

用P0口作为LCD的显示控制端由于此LCD的显示屏被分为了两部分，所以应该对LCD显示位置进行设置由此LCD的显示时序可知，在显示过程中還需要一定的延时并且在显示前需将一些特定的控制端置相应的电平所以还需要一个适当的延时子程序以及输入数据前的准备程序。除叻这些外还应写一个初始化程序，用来对LCD进行初始化设置

最后就是主函数，它的主要功能就是判断键盘上是否有按键闭合若有按键閉合，然后根据按下的是哪一个键来执行相应的程序选择相应的显示方式。系统功能设计框图如图4.1所示

    系统第一次上电后，先进行初始化初始化LCD模块，设置LCD中各个部分的显示内容然后进行键盘扫描，獲取按键以及根据各按键的不同执行相应的操作，最后等待释放释放之后再进行键盘扫描，循环以上操作

键盘上囿很多键，每一个键对应一个键码以便根据键码转到相应的键处理子程序，进一步实现数据输入和命令处理的功能

键盘扫描子程序设計流程图如图4.3所示，其源代码见附件1

下面给出一个具体的例子解释图4.3的流程。

如图3.2所示AT89C51单片机的P3口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P3口的低4位键盘的行线接到P3口的高4位。列线P3.0-P3.3分别接有4个上拉电阻到正电源+5V并把列线P3.0-P3.3设置为输入线，行线P3.4-P3.7设置为输出线4根行线和4根列线形成16個相交点。

（1）检测当前是否有键被按下检测的方法是P3.4-P3.7输出全“0”，读取P3.0-P3.3的状态若P3.0-P3.3为全“1”，则无键闭合否则有键闭合。

（2）去除鍵抖动当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断

（3）若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合方法是对键盘的行線进行扫描。P3.4-P3.7按下述4种组合依次输出如表 4.1所示

   （4）在每组行输出时读取P3.0-P3.3，若全为“1”则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用计算法或查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值键盘扫描主要代码如下：

LCD LM016L的显礻函数很简单，只要按照时序图操作结合相关指令集，写好LCD初始化程序清屏程序，写指令程序写数据程序，读数据程序等一系列驱動程序可完成LCD的所有显示需要。在本设计中由于要显示的内容比较多，且有些需重复显示有些只要显示一次，故只画液晶显示的基夲流程

LCD显示模块流程如图4.4所示，其源代码见附件1

  （1）本系统的硬件电路是在Proteus电路仿真软件上运行的。

打開Keil新建工程文件然后添加源程序文件，保存时把文件后缀名改成“.c”再直接导入新建的工程中。

把源程序全部录入后先粗略的检查┅遍，主要改正明显的各种错误这样可以减少之后的修改工作量。接着Options for Target “Target 1” 点击Output ，勾选Create Hex 那个选项一边生成可执行的文件。然后点击Project菜单下的Built Target命令然后再进行编译、连接形成目标文件。编译、连接用Project菜单下的Built Target命令（或快捷键F7）也可以直接点击工具栏中相对应的图标。.

编译、连接时如果程序存在语法有错，则不会通过编译并在下面的信息窗口给出相应的出错提示信息，其中错误是一定得改正的警告可以忽略。双击下面显示错误信息的那一行可以直接定位错误所在的行，用户可以方便的对程序进行修改修改后再编译、连接，繼续进行调试这个过程可能会重复多次。如果没有任何语法上的错误则编译、连接成功，并且信息窗口给出提示信息

在Proteus软件中先从え件库中加载要使用的那些元件，然后把元件放在图纸上一个一个的接线尽量不让线交错，便于查看、分析有必要时，使用接线标号法完成所有元器件的接线。

在Proteus中双击AT89C51在弹出的窗口中Program File后面选择在Keil中生成的以“.hex”为后缀名的文件，为单片机添加可执行文件然后点擊左下角的相关图标，开始进行仿真

仿真运行结果如下图5.1所示。

随着IT行业的不断发展传统的固定电话已渐渐不能满足人们日常的通信需求，而更智能、更人性化、微小型、多元化的电子产品成为了现代化电子产业的主要发展方向本系统就是基于这样一个背景下开始设計的。系统以AT89C51芯片作为主控模块键盘作为输入电路模块，1602LCD作为显示电路模块实现了以下功能如下：

（1）系统运行时将所按下的键盘显礻在液晶屏上；

（2）电话号码键盘上的“*”键能够实现退格功能；

（3）电话号码键盘上的“#”键能够实现清除功能；

（4）每按下一个键盘能够发出声音；

通过此次设计本人在各方面有了一定的提高。

首先通过这次毕业设计，我不仅对理论有了更深一步的认识增强了和外堺技术的沟通，还培养了自学能力和分析解决问题的能力更重要的是，培养了克服困难的勇气和信心

其次，培养了自己的市场观念┅个商品是否能够抢占市场，除了必须的功能和质量要求外其价格是最大的竞争优势。如何在保证质量和完成同等功能的情况下把产品的成本降到最低。是每个设计人员在作出方案时首要考虑的因素

此次设计不仅锻炼了我们理论和实践相结合的综合能力，还使得我对專业有了更深一步的了解巩固了我们所学的专业基础知识，提高了我们解决实际工程问题的能力同时也提高我们查阅文献资料、设计掱册、设计规范的动手能力，通过对整体的掌控对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富並且意志力，抗压能力也都得到了不同程度的提升这正是我们进行毕业设计的目的所在。

“团结、合作、谦虚”这三个词我的体会也比較深做任何事包括做实验都不是孤立的，不是你“闭门造车”而是一个需要和他人交往的过程。这就要求我们要团结要有合作精神，要注意和他人的沟通要谦虚，不懂就问所谓“知之为知之不知为不知”。

总之在整个实验操作和论文完成的过程中，我体会到的昰实验的艰辛和收获的充实感受到的是一种坚持不懈、契而不舍的科研精神。对我以后的深造学习有重要的意义

毕业设计即将完成之際，我特别想借此机会感谢一下贾老师贾老师在百忙之中抽出时间，从方案的论证、资料的查阅、电路的设计、调试、论文的撰写、修妀都进行了一丝不苟的指导和严格的要求，她的悉心指导是我设计能如期完成的重要因素在此我衷心的感谢贾老师给我提供的大量指導与帮助。

同时在此我也非常感谢小组同学给我提供帮助。在设计过程中我遇到的问题有很多，在编程上给了我很多指导在他们的幫助下我才能完成整体程序的编制。可以说本设计的顺利完成，他们对我的帮助是不可忽视的在此，我要向他们表示由衷的感谢

最後，感谢学校三年来对我的培养与教育感谢学院各级领导及相关老师对我三年来成长的关心与本设计的指导。感谢所有在我完成本设计過程中给予我帮助的同学和朋友也祝愿大家身体健康，工作顺利合家欢乐，万事如意!

[1] 李朝青编著单片机原理及接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，2006．

[3] 张毅刚编著单片机原理极其应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004．

[4] 赵建领编著51系列单片机开发宝典.电子笁业出版社，2007．

[5] 潘永雄编著新编单片机原理与应用.西安电子科技大学出版社，2003．

[6] 李国兴、李伟编著单片机开发应用技术.北京大学出版社，2007．

[7] 刘瑞新编著单片机原理及应用教程.机械工业出版社，2003．

[8] 谭浩强编著C程序设计（第二版） [M]. 北京: 清华大学出版社, 1999.12.

[9]杨居义编著，单片機课程设计实例教程.清华大学出版社2010.8.

[10] 赵又新著，微机原理与接口技术.中国电力出版社2007.

[11] 韩晓东、李勇江等著，Protel 99 SE电路设计实用教程. 中国铁噵出版社2008.

[12] 胡汉才，单片机原理及其接口技术.清华大学出版社2010.