选两个单片机IO接口接上二十个按钮开关（可以选其它形式开关），在选二个接口接上二位及以上数码管组成输入输出电路，按同学自己学号最后两位数在数码管显示出学号的数字；

<think>嗯，用户想设计一个单片机电路，连接20个按钮开关和数码管显示学号的最后两位数字。首先，我需要明确用户的需求。学号的最后两位，也就是两位数字，所以需要两个数码管。20个按钮可能对应不同的学号，比如每个按钮对应一个学号，按下后显示对应的最后两位。不过20个按钮的话，可能需要矩阵排列或者使用编码器来减少IO口的占用。 接下来是硬件设计部分。单片机常用的可能是51或者STM32，不过考虑到用户可能对成本有要求，51单片机比较常见，IO口也足够。数码管的话，两位共阳或共阴，动态扫描显示。按钮部分，20个独立按钮如果直接连接，需要20个IO口，这太多了，所以必须用矩阵或者使用移位寄存器。比如4x5矩阵，这样需要9个IO口（4行5列），或者使用74HC165这样的并行转串行芯片，减少IO口的使用。但用户可能希望设计简单，所以矩阵键盘可能更合适。 然后是数码管的驱动，动态显示需要两个IO口控制位选，8个控制段选。不过使用74HC595这样的移位寄存器可以节省IO，用3个IO口控制两个数码管。但用户可能希望更简单的直接连接，如果IO足够的话。比如P0口控制段选，P2口的两根线控制位选。不过51单片机的IO口驱动能力有限，可能需要上拉电阻或者使用锁存器。 软件部分，需要按键扫描和数码管显示。按键扫描如果是矩阵的话，需要行列扫描，检测按键按下，然后根据键值映射到对应的学号后两位。显示部分需要定时器中断刷新数码管，避免闪烁。同时，主循环中处理按键输入，更新显示内容。 代码示例的话，可能需要初始化IO口，设置定时器，编写按键扫描函数和显示函数。比如使用定时器0中断来刷新数码管，主循环不断检测按键，一旦有按键按下，就读取键值，查表得到对应的两位数字，然后更新显示缓冲区。 可能的问题包括IO口不足，按键防抖处理，以及数码管的亮度均匀。需要添加去抖动延时或者软件去抖，比如检测到按键后延时20ms再确认。数码管动态扫描的频率要足够高，通常50Hz以上，每个数码管显示1ms左右。 参考引用中的资料，用户之前可能接触过74HC595和动态显示，所以可以考虑使用移位寄存器来节省IO口，但为了简化，也可能直接使用矩阵键盘。需要确认用户的具体资源，比如单片机型号，是否有足够的IO，或者是否需要扩展芯片。 最后，代码部分需要根据硬件连接来编写，比如定义行和列的IO，编写扫描函数，将按键映射到学号，然后显示对应的数字。可能需要一个查找表，将20个按键对应到不同的学号末尾，比如按键0对应学号00，按键1对应01，直到19对应19？或者学号可能更复杂，比如学号的后两位是00到99，但用户有20个按钮，可能每个按钮对应不同的学号，比如学号末尾两位是01到20，或者其他情况。需要明确按钮对应的学号，可能需要用户自定义映射，但代码中可以预设一个数组来存储每个按键对应的两位数字。 总之，硬件设计需要合理分配IO，软件部分处理按键和显示，确保稳定性和响应速度。</think>### 设计方案及代码示例 #### 一、需求分析 设计一个基于单片机的电路，通过20个按钮开关控制两位数码管显示学号的最后两位数字。需实现： 1. 20个按钮对应不同学号后两位（如00-19） 2. 按键触发后数码管实时显示对应编号 3. 硬件接口资源优化 #### 二、硬件设计 **1. 接口分配方案** | 模块 | 实现方案 | 所需IO | 总占用 | |----------------|----------------------------|--------|--------| | 按钮开关(20个) | 5x4矩阵键盘 | 9个IO | | | 数码管(2位) | 共阳动态扫描+74HC595驱动 | 3个IO | 12个IO | **2. 电路连接说明** - **按键部分**：采用5列×4行矩阵键盘设计，使用P1端口连接： ```plaintext P1.0-P1.4 -> 列扫描线 P1.5-P1.8 -> 行检测线 ``` - **显示部分**：通过74HC595驱动数码管： ```plaintext P2.0 -> 数据线(DS) P2.1 -> 时钟线(SHCP) P2.2 -> 锁存线(STCP) ``` **3. 硬件优化措施** - 矩阵键盘减少IO占用（20按键→9个IO） - 使用移位寄存器减少段选线占用（8段→3个IO） - 数码管共阳设计节省驱动电流[^3] #### 三、软件设计 **1. 主程序流程图** ``` 初始化 → 主循环： ├─ 扫描键盘 ├─ 检测到按键？ │ ├─ 去抖动处理 │ └─ 更新显示数据 └─ 数码管动态刷新 ``` **2. 关键代码示例（51单片机）** ```c #include <reg52.h> #define uchar unsigned char // 数码管段码表（共阳） uchar code seg[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; // 发送数据到74HC595 void SendTo595(uchar dat) { uchar i; for(i=0;i<8;i++) { P2_0 = dat >> 7; // 取最高位 dat <<= 1; P2_1 = 1; // 时钟线上升沿 P2_1 = 0; } P2_2 = 1; // 锁存数据 P2_2 = 0; } // 矩阵键盘扫描 uchar KeyScan() { uchar key_value = 0xFF; P1 = 0xF0; // 列线置低，行线高阻 if(P1 != 0xF0) { Delay10ms(); // 去抖动 switch(P1) { // 检测列线状态计算键值 case 0xE0: key_value = 0; break; case 0xD0: key_value = 1; break; // ...其他键值计算 } } return key_value; } void main() { uchar num = 0; while(1) { uchar key = KeyScan(); if(key != 0xFF) { num = key; // 假设按键直接对应显示值 } // 数码管动态显示 SendTo595(seg[num/10]); // 十位 P3 = 0x01; // 选中第一个数码管 Delay1ms(); SendTo595(seg[num%10]); // 个位 P3 = 0x02; // 选中第二个数码管 Delay1ms(); } } ``` #### 四、优化建议 1. **IO扩展**：若需更多IO，可添加74HC165扩展输入[^2] 2. **显示优化**：使用定时器中断实现扫描刷新 3. **按键映射**：建立键值-学号映射表支持复杂编码 ```c // 示例映射表 uchar id_map[20] = {12,34,56,...,99}; // 学号后两位 ```