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【51单片机】矩阵键盘逐行扫描法仿真实验+超详细Proteus仿真和Keil操作步骤

时间：2022-09-15 16:12:54

一、环境二、硬件部分1. Proteus新建工程2. 添加元件3.连接线路4、硬件效果三、软件部分1、Keil5新建工程2、代码：（1 思路分析（2 添加头文件（3 延时程序（4 键盘扫描程序（5 配置按键功能（6 补坑（7 深度补坑（8 程序入口四、让程序跑起来1、生成.hex文件2、单片机添加程序文件五、总结

一、环境

我用的是Keil5做编译工具，用proteus仿真。除了Keil5不知道有没有其他好用的能生成.hex文件的软件（要单片机运行是需要生成.hex文件的），Proteus则是一款很好用的仿真软件，原件很多。当然，之前有试过multisim14，也是非常不错的软件，自带有可以编写代码的文本编辑器，但没找到我想要的原件。所以选择了Proteus。

二、硬件部分

我们可以先打开Proteus：

1. Proteus新建工程

点击开始界面的创建工程，先创建一个Proteus的工程。

（注意：最好每个项目单独一个文件夹，后期的文件很乱很杂）

工程名写好，选择好文件夹，后面的可以一直下一步。

2. 添加元件

可以直接点红色箭头或者先点击“元件模式”然后点击“P”进入元件库。

可以输入80C51进行筛选，我用的是第一个80C51。

再找到筛选keypad，我用的是keypad-smallcalc。

接着找LED，选择的是LED-BARGRAPH-GRN，作为输出，也方便调试。

选好的元件就在这了。然后点击就能放置元件。

3.连接线路

4、硬件效果

当然，红色和蓝色的点不是接上线就有的，这是仿真之后的效果。其中，红色是高电平，蓝色是低电平，无色是无电平或脉冲不稳定，黄色为短路。

注意：Proteus的部分原件默认接了电源和接地，所以找不到电源和接地管脚。比如T80C51就是默认了接电源接地，所以没有20、40管脚。

三、软件部分

刚刚完成了硬件部分，和真实的硬件一样，我们都需要有程序才能让单片机工作。现在我们来用Keil5编写程序。虽然课程是用的汇编，但由于个人不太习惯汇编的程序，所以我尝试的是C语言。目标是做成一个简单的计算器。

1、Keil5新建工程

菜单栏的project下的new uVision project，选择好芯片**T80C51，**选择好地址（可以和Proteus的工程放一个文件夹）。

然后新建一个.c源文件，并把源文件添加到工程的Source Group内。

2、代码：

（1 思路分析

想要做一个计算器，其中有“+、-、*、/ ” 。最开始我想到的是数字和运算符分开存放，然后再处理。后来发现无法预测输入的数字位数（因为每次只能输入一位，也不能像在黑窗口那样回车）。于是我决定把数字变成字符，跟运算符存放在一个char数列里，再分析处理数列，找出数字和运算符。

（2 添加头文件

添加头文件，并设置全局变量。

#include<reg51.h>int cro[4] = {0xFE,0xFD,0xFB,0xF7};//存放行值。分别表示是P2.0口低电平，P2.1低电平…………char indata[50];//用于存放键盘输入的字符数列int len=0;//数列的长度int fnum=0;//用于存放第一个操作数（处理数列得到的数字）int lnum=0;//用于存放第二个操作数（处理数字得到的数字）int ans=0;//存放计算结果char op;//存放运算符

这是51单片机的头文件，里面包含了51单片机的存储器、端口等

（3 延时程序

在单片机中延时程序经常用到，延时的方法也很多，有硬件延时、软件延时，汇编中可能会用nop，或者

MOV R0,100DJNZ R0,$

在C语言中可以通过空循环来延时，就像下面这样。当然也有其他方法。

void delay_ms(int n){int i,j;for(i = 0; i < n; i++)for(j = 0; j < 1000; j++);}//这里的值只是大概写的，n==1时不一定真是1ms。也可以算准确值。

如果一个循环够用或者容易控制时间的话，可以不用嵌套。

（4 键盘扫描程序

最先尝试的是矩阵键盘的线路反转法，但是中间出了些问题，暂时放弃了，改用逐行扫描法。

根据书上的原理，结合以上面的电路图写出程序。

可见，我们的键盘连接了P2端口，低4位为行，高四位为列，LED则连接的P1端口。以此为例。

先使行端口（即P2端口低四位）输出低电平，读列值。若读入的列值不为0FFH，则有键按下

int keyscan(){int temp;P2 = 0xf0;//给P12口送入11110000Btemp = P2 & 0xf0;//读取列值}

注意：在C语言里，二进制是前面加0b或0B，八进制是加0，十六进制加0x或0X。如十进制123，二进制0b123或0B123，八进制0123，十六进制0x123或0X123。

这样就能完成行输出低电平，读取列值的操作。如果列值不为0xf0，表示有键按下，有一位变成低电平。

当有键按下时，可以加10毫秒延时去抖。再进行逐行扫描。

扫描的过程是第四位逐位输出低电平，读不为0xff 的列值

int keyscan(){int n;int row;int temp;P2 = 0xf0;temp = P2 & 0xf0;if(temp != 0xf0){delay_ms(10)//这里需要加10毫秒延时去抖，for(n = 0; n < 4; n++ ){//遍历，低4位逐位输出0，直到找到按下键的列值P2 = cro[n];//P2口低位输出0rol = P2 & 0xf0;//读高四维if(rol != 0xf0){return (row|(cro[n]&0x0f));//找到按下键的列值后合成键码，并返回break;}}}}

这就是逐行扫描的主要程序。

（5 配置按键功能

这时候我们发现，键码找对了，该怎么让它执行特定的程序呢？比如现在按"1"，它并不代表"1"这个数。这个时候我们就需要给键配置一个功能或者含义。

我是这样定义的：

void act(int key){switch(key){case 0x77:indata[len++] = '+';P1 = 0x80;break;//输入的是运算符，输出运算符按键对应的行。并存放到前面定义的数组里，长度＋1case 0xB7: show();break;//”=“键的功能是展示运算结果case 0xD7:indata[len++] = '0';P1 = 0x00;break;//输入的是数字，输出对应的二进制数case 0xE7:clear();break;//清零键的功能是清零case 0x7B:indata[len++] = '-';P1 = 0x40;break;case 0xBB:indata[len++] = '3';P1 = 0x03;break;case 0xDB:indata[len++] = '2';P1 = 0x02;break;case 0xEB:indata[len++] = '1';P1 = 0x01;break;case 0x7D:indata[len++] = '*';P1 = 0x20;break;case 0xBD:indata[len++] = '6';P1 = 0x06;break;case 0xDD:indata[len++] = '5';P1 = 0x05;break;case 0xED:indata[len++] = '4';P1 = 0x04;break;case 0x7E:indata[len++] = '/';P1 = 0x10;break;case 0xBE:indata[len++] = '9';P1 = 0x09;break;case 0xDE:indata[len++] = '8';P1 = 0x08;break;case 0xEE:indata[len++] = '7';P1 = 0x07;break;default:break;}}

到这里我们的基本要求已经完成。接下来是完善的部分。

（6 补坑

刚才用到而没有定义的函数，show（）clear（）。现在就让我们来把这两个函数写出来。

首先是"="号键的功能函数show（）

void show(){decode();//这是一个把存放按键的字符数组变成可以运算的数字的函数。operat();//把字符型的数字变成int型的数字后，就该计算了。这是运算函数。P1 = ans;//最终要把运算结果输出到LED。由于之前定义的是全局变量，所以不需要传参数}

接下来是清零按键的功能，清零。

void clear(){int i;for(i=0;i<len;i++){//清空数组。数组没清空可能会影响第二次计算。indata[i] = '\0';}len=0;fnum=0;lnum=0;ans=0;op = '\0';for(i=0;i<3;i++){//LED闪烁三次，作为提醒。P1 = 0xff;delay_ms(20);P1 = 0x00;delay_ms(20);}}

（7 深度补坑

前面的确做到了按哪个键输出对应的值。但是！！！我们怎么会满足于此呢？说好的计算器呢？

对！下面就来把运算功能的坑填一填。

首先是把字符数组的数据变成可以数学运算的数字。

void decode(){int i;int j;for(i = 0; i<len;i++){//先找到第一个数if(indata[i] >= '0' && indata[i] <= '9')fnum = fnum*10 + (indata[i]-'0');elsebreak;}if(indata[i] == '+' || indata[i]=='-'||indata[i]=='*'||indata[i]=='/'){//然后找到中间的运算符op = indata[i];i++;}for(j = i; j<len;j++){//再找到第二个操作数。lnum = lnum*10 + (indata[j]-'0');}}

是不是so easy?确实，都是基础。可能我的算法还不够好。暂且这么看着吧，提供一个思路。

然后，然后的然后就是该运算了。这个也非常简单，用一个多分支语句就能搞定了。

void operat(){switch(op){case '+':ans = fnum + lnum;break;case '-':ans = fnum - lnum;break;case '*':ans = fnum * lnum;break;case '/':ans = fnum / lnum;break;}}

这样就能实现运算功能了。