51單片機(jī)數(shù)碼管計(jì)算器課設(shè)報(bào)告

1、課程名稱： 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 題 目： 51單片機(jī)共陰極數(shù)碼管計(jì)算器課程設(shè)計(jì)報(bào)告 摘要近幾年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)合，加以完善。本設(shè)計(jì)是基于51系列的單片機(jī)進(jìn)行的十進(jìn)制計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以完成計(jì)算器的鍵盤輸入進(jìn)行加、減、乘、除的簡(jiǎn)單四則運(yùn)算并在4位數(shù)碼管上相應(yīng)的顯示結(jié)果。硬件方面從功能考慮首先選擇內(nèi)部存儲(chǔ)資源豐富的STC89C52單片機(jī)輸入采用44矩陣鍵盤。顯示采用4位7段共陰極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。軟件方面從分析計(jì)算器功能

2、、流程圖設(shè)計(jì)再到程序的編寫(xiě)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。編程語(yǔ)言方面選用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，并選用全球編譯效率最高的KEIL公司的Vision2軟件，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程并用Proteus仿真。通過(guò)最后的調(diào)試和測(cè)試，本計(jì)算器可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的四位數(shù)的加減乘除功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，計(jì)算器，共陰極數(shù)碼管，矩陣鍵盤目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)要求41.1 設(shè)計(jì)任務(wù)41.2 設(shè)計(jì)的目的41.3 設(shè)計(jì)要求4二、方案總體設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)模塊圖52.2 總體方案工作原理5三、硬件設(shè)計(jì)63.1 整個(gè)單片機(jī)的接口電路63.2 單片機(jī)STC89C52說(shuō)明63.3 引腳說(shuō)明73.4 計(jì)算器系統(tǒng)現(xiàn)狀83.5 最小系統(tǒng)原理圖93.6 顯示電路113.7

3、按鍵輸入電路13四、軟件設(shè)計(jì)15五、系統(tǒng)仿真與調(diào)試165.1 采用KEIL 開(kāi)發(fā)的89c52單片機(jī)應(yīng)用程序步驟165.2 硬件電路圖的接法操作165.3 單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真過(guò)程165.4 STC-ISP程序燒錄軟件175.5 實(shí)物圖185.6 仿真圖195.7 計(jì)算展示19六、設(shè)計(jì)總結(jié)22七、參考文獻(xiàn)23一、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)滿足計(jì)算器的基本要求，可以基本的運(yùn)算（加減乘除），數(shù)據(jù)歸零，利用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)符合功能的計(jì)算器，并用LED碼管顯示數(shù)據(jù)，4*4的矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按等號(hào)鍵能將最后結(jié)果輸送給數(shù)碼管并顯示出來(lái)。設(shè)計(jì)仿真和調(diào)試要用到Protues

4、、Keil等軟件。1.2 設(shè)計(jì)的目的通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試，學(xué)習(xí)掌握 1) 單片機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)流程； 2) 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件調(diào)試方法及相關(guān)工具的使用； 3) Protues繪制電路原理圖的方法；4) 各種常見(jiàn)元器件的選擇及使用。1.3 設(shè)計(jì)要求通過(guò)簡(jiǎn)易計(jì)算器制作，使計(jì)算器能夠進(jìn)行加、減、乘、除簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算。二、方案總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于52系列單片機(jī)來(lái)進(jìn)行的數(shù)字計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以完成計(jì)算器的鍵盤輸入，鍵盤電路采用4*4矩陣鍵盤電路，進(jìn)行加、減、乘、除基本四則運(yùn)算，并在4位共陰極數(shù)碼管顯示相應(yīng)的結(jié)果；設(shè)計(jì)電路采用STC89C52單片機(jī)為主要控制芯片，利用軟件方面使用C語(yǔ)言編程

5、，并用Protues仿真。2.1 系統(tǒng)模塊圖圖1 系統(tǒng)模塊圖2.2 總體方案工作原理本系統(tǒng)選用以STC89C52C單片機(jī)為主控機(jī)。通過(guò)擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)框圖如下圖2圖2 系統(tǒng)框圖三、硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。通常，單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件

6、，中央處理器，存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，人們的生活水平在逐步的提高，尤其是微電子技術(shù)的發(fā)展，猶如雨后春筍般的變化。單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越貼近生活，用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些電子設(shè)計(jì)也變得容易起來(lái)。計(jì)算器在人們的日常中是比較的常見(jiàn)的電子產(chǎn)品之一?？墒撬€在發(fā)展之中，以后必將出現(xiàn)功能更加強(qiáng)大的計(jì)算器，基于這樣的理念，本次設(shè)計(jì)是用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)的計(jì)算器。3.1 整個(gè)單片機(jī)的接口電路P0用于顯示輸出；P1用于鍵掃描輸入；P2用于數(shù)碼管位選控制。3.2 單片機(jī)STC89C52說(shuō)明STC89C52是STC公司生產(chǎn)

7、的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C

8、52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在

9、本設(shè)計(jì)中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。3.3 引腳說(shuō)明1) P0 口： P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用； 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，

10、這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻； 在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。2) P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)； 與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1

11、/T2EX），F(xiàn)lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。3) P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)； 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容； Flash

12、編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。4) P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）； P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能； P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。5）其它的控制或復(fù)用引腳： (ALE/PROG 30 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE

13、端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(hào)(此頻率是振蕩器頻率的1/6)。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳用于輸入編程脈沖PROG； PSEN 29 該引是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出端。當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期輸出2個(gè)脈沖即兩次有效。但訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出； EA/Vpp 31 外部訪問(wèn)允許端。當(dāng)該引腳訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使AT89S51只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH）,這時(shí)該引腳必須保持低電平。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，用于施加Vpp編程電壓； RST引腳：復(fù)位輸入。

14、當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。圖3 單片機(jī)引腳3.4 計(jì)算器系統(tǒng)現(xiàn)狀計(jì)算器一般由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、鍵盤、顯示器、電源和一些可選外圍設(shè)備及電子配件通過(guò)人工或機(jī)器設(shè)備組成。低檔計(jì)算器的運(yùn)算器、控制器由數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的串行運(yùn)算，其隨機(jī)存儲(chǔ)器只有一、二個(gè)單元，供累加存儲(chǔ)用。高檔計(jì)算器由微處理器和只讀存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)算程序，有較多的隨機(jī)存儲(chǔ)單元以存放輸入程序和數(shù)據(jù)。鍵盤是計(jì)算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。為減小計(jì)算器的尺寸，一鍵常常有多種功能。顯示器是計(jì)算器的輸出部件，有發(fā)光二極管顯示器或液晶顯示器等。除顯示計(jì)算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯(cuò)誤

15、指示等。計(jì)算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能，計(jì)算器都采用CMOS工藝制作的大規(guī)模集成電路（見(jiàn)互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成電路），并在內(nèi)部裝有定時(shí)不操作自動(dòng)斷電電路。計(jì)算器可選用的外圍設(shè)備有微型打印機(jī)、盒式磁帶機(jī)和磁卡機(jī)等。3.5 最小系統(tǒng)原理圖最小系統(tǒng)由震蕩電路、復(fù)位電路、輸入輸出設(shè)備、電源和單片機(jī)芯片組成。圖4 最小系統(tǒng)原理圖n 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始。復(fù)位原

16、理單片機(jī)復(fù)位時(shí)只要保持RST引腳接大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平即可。在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。圖5 單片機(jī)復(fù)位電路n 單片機(jī)振蕩電路外接晶振引腳XTAL1和TXAL2接

17、外部晶振和微調(diào)電容的一端。振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。晶振提高頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。單片機(jī)一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時(shí)鐘頻率上。圖6 單片機(jī)振蕩電路n 電源指示燈部分 電源指示燈部分包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，發(fā)光二級(jí)管和限流電阻。當(dāng)電源接通時(shí)發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮，表明電路已上電。圖7 單片機(jī)電源指示燈電路3.6 顯示電路數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（即多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)

18、碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。陰極數(shù)碼管是把所有LED的陰極連接到共同接點(diǎn)com，而每個(gè)LED的陽(yáng)極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)），如下圖所示。圖中的8個(gè)LED分別和上面那個(gè)

19、圖中的ADP各段相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制各個(gè)LED的亮滅來(lái)顯示數(shù)字。當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。圖8 共陰極數(shù)碼管引腳接線l 數(shù)碼管顯示部分的實(shí)現(xiàn)：數(shù)碼管通過(guò)PO口輸入高低電平控制每個(gè)LED燈的亮滅，公共端接地線P0口接1K的上拉電阻。由于并未用到小數(shù)點(diǎn)顯示，所以DP引腳懸空。圖9 共陰極數(shù)碼管原理l 計(jì)算器用到的數(shù)字09的共陰極字形代碼：表1 數(shù)字09的共陰極字形代碼l 數(shù)碼管與單片機(jī)連接圖：圖10 數(shù)碼管與單片機(jī)連接圖l LCD數(shù)碼管顯示模塊：圖11 LCD數(shù)碼管顯示模塊3.7 按鍵輸入電路計(jì)算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多

20、按鍵，如果采用獨(dú)立按鍵的方式，在 這種情況下，編程會(huì)很簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用大量的I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式。為此，我們引入了矩陣鍵盤的應(yīng)用，采用四條I/O 線作為行線，四條I/O 線作為列線組成鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為44個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。每個(gè)按鍵都有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。鍵盤的一端（列線）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú)鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的

21、功能是什么？還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地；另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)軟件查表，查出該鍵的功能。當(dāng)無(wú)按鍵閉合時(shí)，P10P13 與P14P17 之間開(kāi)路；當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條I/O 口線之間短路。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：第一步，置列線P14P17 為輸入狀態(tài)，從行線P10P13 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線P14P17 讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對(duì)應(yīng)行線上有鍵按下。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。但是

22、鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。鍵盤連接如下圖所示：圖12 鍵盤連接圖8052單片機(jī)的P1口作鍵盤口。鍵盤由4*4共16個(gè)按鍵組成，10個(gè)數(shù)字鍵（由0-9組成）5個(gè)運(yùn)算符號(hào)（加減乘除等于）組成，1個(gè)清除鍵（作用相當(dāng)于整體復(fù)位）。4個(gè)數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前數(shù)值的千，百，十，個(gè)，采用動(dòng)態(tài)顯示方式，P0口接4個(gè)數(shù)碼管的七段，P2口分別接4個(gè)數(shù)碼管的公共端，P0口輸出數(shù)碼管的字形碼，P2口輸出數(shù)碼管的字位碼。整體電路如下：圖13 硬件電路整體四、軟件設(shè)計(jì)首先初始化參數(shù)；然后掃描鍵盤看是否有鍵輸入，若有，讀取鍵碼；判斷

23、鍵碼是數(shù)字鍵、清零鍵還是功能鍵（“+”“-”“*”“/”“=”），是數(shù)值鍵則送數(shù)碼管顯示并保存數(shù)值，是清零鍵則做清零處理，是功能鍵則又判斷是“=”還是運(yùn)算鍵，若是“=”則計(jì)算最后結(jié)果并送數(shù)碼管顯示，若是其它功能鍵則不顯示。(其中里面包含了延時(shí)去抖動(dòng)程序)。程序流程如圖14：圖14 程序流程圖五、系統(tǒng)仿真與調(diào)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中。其中uVision是C52 for Windows的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB

24、51創(chuàng)建生成庫(kù)文件也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH52轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件以供調(diào)試器dScope52或tScope52使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。5.1 采用KEIL 開(kāi)發(fā)的89c52單片機(jī)應(yīng)用程序步驟1) 在uVision 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建新項(xiàng)目Project擴(kuò)展文件名為.UV2,并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件本設(shè)計(jì)采用ATMEL 公司下的STC89C522) 用uVision 的文本編輯器編寫(xiě)源文件可以是匯編文件.ASM,也可以使C語(yǔ)言文件擴(kuò)展名.C并將該文件添加到

25、項(xiàng)目中去。一個(gè)項(xiàng)目文件可以包含多個(gè)文件除了源程序文件外還可以是庫(kù)文件、頭文件或文本說(shuō)明文件。3) 通過(guò)uVision 3的相關(guān)選擇項(xiàng)配置編譯環(huán)境、連接定位器以及Debug調(diào)試器的功能。4) 對(duì)項(xiàng)目中的源文件進(jìn)行編譯連接生成絕對(duì)目標(biāo)代碼和可選的HEX文件如果出現(xiàn)編譯連接錯(cuò)誤則返回到第2步修改源文件中的錯(cuò)誤后重構(gòu)整個(gè)項(xiàng)目。5) 對(duì)沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤的程序進(jìn)行仿真調(diào)試調(diào)試成功后將HEX文件寫(xiě)入到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的ROM中。5.2 硬件電路圖的接法操作1) 放置選擇（刪除）元器件2) 移動(dòng)元器件3) 縮放視圖4) 連接導(dǎo)線5) 仿真，調(diào)試5.3 單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真過(guò)程Proteus強(qiáng)大的單片機(jī)

26、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真功能使它可成為單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和改進(jìn)手段之一。全部過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)Proteus來(lái)完成的。其過(guò)程一般也可分為三步:1) 在ISIS平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測(cè)等簡(jiǎn)稱Proteus電路設(shè)計(jì)。2) 在Keil平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、編輯、匯編編譯、代碼級(jí)調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件*.hex。簡(jiǎn)稱Proteus源程序設(shè)計(jì)和生成目標(biāo)代碼文件。3) 在ISIS平臺(tái)上將目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。它在相當(dāng)程度上反映了實(shí)際單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。簡(jiǎn)稱Proteus仿真。Proteus中課程設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果

27、。在Proteus中將硬件電路全部接好以將Keil中生成的.hex文件導(dǎo)入到單片機(jī)中點(diǎn)擊開(kāi)始仿真按鈕電路開(kāi)始仿真。可以觀察到數(shù)碼管顯示“0”分別依次按下按鍵“5”、“+”、“6”和“=”可以看到數(shù)碼管顯示“11”也可以分別調(diào)試其它功能鍵結(jié)果發(fā)現(xiàn)調(diào)試結(jié)果與預(yù)期的理論值相吻合，即本次課設(shè)已成功。試驗(yàn)的程序通過(guò)Keil軟件編譯，產(chǎn)生HEX文件如圖圖15 產(chǎn)生HEX文件圖5.4 STC-ISP程序燒錄軟件STC-ISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052 系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。打開(kāi)STC-IS

28、P，在MCU Type欄目下選中單片機(jī)，如STC89C52RC：1) 根據(jù)您的9針數(shù)據(jù)線連接情況選中COM端口，波特率一般保持默認(rèn)，如果遇到下載問(wèn)題，可以適當(dāng)下調(diào)一些；2) 按圖示選中各項(xiàng)；3) 先確認(rèn)硬件連接正確，按如圖點(diǎn)擊“打開(kāi)文件”并在對(duì)話框內(nèi)找到您要下載的HEX文件；4) 按圖選中兩個(gè)條件項(xiàng)，這樣可以使您在每次編譯KEIL時(shí)HEX代碼能自動(dòng)加載到STC-ISP，點(diǎn)擊“Download/下載”；5) 手動(dòng)按下電源開(kāi)關(guān)便即可把可執(zhí)行文件HEX寫(xiě)入到單片機(jī)內(nèi)。如圖示程序?qū)懭胪戤?，目?biāo)板開(kāi)始運(yùn)行程序結(jié)果：圖16 標(biāo)板開(kāi)始運(yùn)行程序圖5.5 實(shí)物圖圖17 實(shí)物圖鍵盤對(duì)應(yīng)有效值表表2鍵盤對(duì)應(yīng)有效值表789/456*123-C0=+使用說(shuō)明鍵盤分布如上圖所示，該計(jì)算器可以計(jì)算簡(jiǎn)單的4位數(shù)內(nèi)的加減乘除運(yùn)算，左側(cè)C為“清零”。1) 上電后，屏幕初始化。2) 計(jì)算。按下數(shù)字鍵，屏幕顯示要運(yùn)算的第一個(gè)數(shù)字，再按下符號(hào)鍵，然后再按下數(shù)字鍵，屏幕顯示要運(yùn)算的第二個(gè)數(shù)字，最后按下“”號(hào)鍵，屏幕上顯示出計(jì)算結(jié)果。3) 如果要再次計(jì)算，可以按下“ON/C”鍵清零，或者按下單片機(jī)的復(fù)位鍵，重新初始化。5.6 仿真圖圖18 仿真圖5.7 計(jì)算展示例：(1)99/3=33圖19 輸入99圖20 輸入/后繼續(xù)輸入3圖21 按下=后顯示的結(jié)果六、設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次單片機(jī)課程