河北工程大學(xué)單片機課設(shè)簡易計算器的設(shè)計

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書（2013/2014學(xué)年第 二學(xué)期）課程名稱：單片機課程設(shè)計題 目：簡易計算器的設(shè)計專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：兩周設(shè)計成績 ：2014年6月21日1課程設(shè)計目的 32、 課程設(shè)計正文 32.1、設(shè)計所需器材 32.2、設(shè)計任務(wù)和要求 32.3、設(shè)計方案 4、 硬件設(shè)計 41.STC90C52AD說明 42. 數(shù)碼管說明 43. 晶體振蕩電路設(shè)計 64. 數(shù)碼管和位選設(shè)計 65. 復(fù)位設(shè)計 76. 蜂鳴器電路設(shè)計 87. 矩陣鍵盤的設(shè)計 8、軟件設(shè)計 92.4、軟硬件調(diào)試 143、 課程設(shè)計總結(jié) 144、 參考文獻 15附錄一、系統(tǒng)原理圖 1

2、6附錄二、PCB圖 17課程設(shè)計評語及成績 18、課程設(shè)計目的1熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)及工作原理。2掌握單片機的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性及控制方法。3. 通過課程設(shè)計，掌握以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)，了解表關(guān)電路參數(shù)的計算方法。4通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。5. 通過完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程，使學(xué)生了解開發(fā)一單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全過程，為今后從事相應(yīng)打下基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計正文2.1設(shè)計所需器材電阻：1K （8 個）0.330k（8 個）10k（1 個） 按鍵開關(guān)：16個極性電容（1個10uf）非極性電容：30pf （5個）晶振：6

3、MHZ（ 1個）三極管：PNP（1 個）NPN （2 個）共陰極數(shù)碼管：2個蜂鳴器：1個底座：DIP40 （1 個）DIP16（1 個）萬能電路板：1個芯片：STC90C52A（ 1 片）MAX232（1 片）,74HC573（片）發(fā)光二極管：3個接線端子：1個2.2設(shè)計任務(wù)和要求課程設(shè)計任務(wù)要求做一個簡易數(shù)字計算器。設(shè)計的主要內(nèi)容是采用 STC90C51AD作為控制單元，實現(xiàn)簡易計算器功能。原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)：設(shè)計一個以MCS-51單片機為核心的簡易計算器系統(tǒng)。能夠進行5以內(nèi)的數(shù)字簡單的加，減，乘，除運算，用2個數(shù)碼管顯示運算結(jié)果。若進行除法運算，則小數(shù)點保留1位顯示。如果除數(shù)為 0，則清0

4、顯示，且蜂鳴器響，當按下任意鍵后，蜂鳴器停止。主要任務(wù)：(1) 確定總體設(shè)計方案；(2) 2位數(shù)碼管顯示電路設(shè)計，4*4按鍵電路設(shè)計，報警電路設(shè)計；(3) 設(shè)計硬件電路原理圖和 PCB圖，繪制軟件程序流程圖，編寫程序；(4) 軟硬件聯(lián)機調(diào)試。技術(shù)要求：以 MCS-51單片機為核心，主機用P1 口接4*4矩陣按鍵；P0 口用作數(shù)碼管段碼接口， P2端口用作數(shù)碼管位碼選通接口和蜂鳴器電路接口。2.3設(shè)計方案簡易數(shù)字計算器設(shè)計，主要的部分是STC90C52AD編寫程序，實現(xiàn)軟硬結(jié)合，能夠進行5以內(nèi)的數(shù)字簡單的加，減，乘，除運算，且具備清零功能。6個數(shù)字鍵，6個功能鍵。進行除法運算時，小數(shù)點保留1位顯

5、示。如果除數(shù)為 0，則清0顯示，蜂鳴器響，當按下任意鍵后，蜂鳴器停止?？蓴U展計算連續(xù)功能，數(shù)據(jù)溢出清0顯示，蜂鳴器響，按下任意鍵后，蜂鳴器停止。硬件設(shè)計1.STC90C52AD說明S遼1011T5n1415Y67?isP1.0 P1JPl.2 PL.3PL.4 PL5PL6PL-7 RSTRXDP3.0 TXDP3.1 KT0P3.2 INTI P3.3TO P3.4 TIPS.?WRP3 6 RDP3.7 X T AL 2 XTAL I 5X ccPOOPO 1P0.2P0.3PE4PQ+5P0.6 _P0.7 EXVpp ALEPROGPSENPPPPPPPP4 3 2 1040mg3B3

6、736773433It302S2721525242221AT89C51的引說明和功能說明如下:XTAL1 :接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個 放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應(yīng)接地。XTAL2 :接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時 鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。RST : STC90C52A啲復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時，只要將此 引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知

7、狀態(tài)。P0 口(P0.0P0.7)是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數(shù)據(jù)時，它 是地址總線(低 8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向I/O口用。P0 口每一個引腳可以推動 8個LSTTL負載。P2 口(P2.0P2.7) 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口(準雙向并行I/O 口)，當訪 問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向I /O口用。每一個引腳可以推動 4個LSTL負載。P1 口 (P1.0P1.7) 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口(準雙向并行I/O 口)，其輸出可以推動4個LSTTL負載。僅供用戶作為輸入輸出

8、用的端口。P3 口(P3.0P3.7) 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口(準雙向并行I/O 口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀 取或?qū)懭肟刂频裙δ?。DS22.數(shù)碼管LED顯示器由8段發(fā)光二極管組成，排列成764219r i058字形狀，稱為8段LED顯示器，器件內(nèi)部接線 圖如圖所示：為了顯示數(shù)字或符號，要為LED顯示器提供 代碼，即字形代碼。七段發(fā)光二極管，再加上一 個小數(shù)點位，共計8段，因此提供的字形代碼的 長度正好是一個字節(jié)。簡易計算器用到的數(shù)字 09的共陰極字形代碼如下表：顯示字符012345+-*/段碼3FH06H5BH4FH6

9、6H6DH70H40H76H49H3.晶體振蕩電路設(shè)計圖2.3-2晶體振蕩電路采用6MHZ勺晶振，接在芯片的18,19弓I腳上。在復(fù)位端口加低電平。4. 數(shù)碼管和位選設(shè)計001020304051817161514151ESM6 1C圖2.3-3 數(shù)碼管和位選電路需要顯示時間選用共陰極的數(shù)碼管是三極管驅(qū)動，接有1000歐姆的保護電阻而成的兩個數(shù)碼管在顯示時需要選通，采用STC90C52A啲P0 口作為位選信號的輸出端，高電平有效。由于P0 口有8個輸出端，當端口為高電平使對應(yīng)的數(shù)碼管選通。共陰極的數(shù)碼管是低電平有效，所以采用 NPN的三極管。5. 復(fù)位設(shè)計復(fù)位鍵直接加在單片機的復(fù)位端，當按鍵S1

10、被按下時，系統(tǒng)復(fù)位。圖2.3-4復(fù)位電路6.蜂鳴器電路設(shè)計圖2.3-5蜂鳴器電路蜂鳴器接在P3.5 口上，當觸發(fā)時P3.5產(chǎn)生低電平使其導(dǎo)通，蜂鳴器響，報警。7.矩陣鍵盤的設(shè)計圖2.3-6 矩陣鍵盤開關(guān)接在P1 口上，P1.0P1.7，按鍵按下后相應(yīng)的按鍵由高電平變?yōu)榈碗娖?，P1.0P1.3為行。軟件設(shè)計系統(tǒng)程序：#in clude<reg52.h>#defi ne uint un sig ned int#defi ne uchar un sig ned charsbit SPK = P3A5;/蜂鳴器引腳定義ucharcodetable=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0

11、x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x67,0x3e,0x76,0x40,0x76,0x49;/0123456789 + int flag, nu ml, num2,num3,num 4,key1,key2,xia nshi,result ,nu m,temp;intt1;uint frq;/*延時函*/void delay (un sig ned char ms)un sig ned char i;while(ms-)for(i = 0; i < 120; i+);void in ter_i nit()II工作方式1,定時器0TMOD = 0x01;frq = 0x00;

12、TH0 = 0x00;TL0 = 0xff;IE = 0x82;TR0=1;I*結(jié)果顯示判斷 *void pan dua n()int i;if(flag=1)flag=0;for(i=0;i<10000;i+)SPK=SPK;if(key1%2=0)|(key2%2=0)result =nu m1+ nu m2; if(key1%2!=0)|(key2%2!=0)result =nu m3+num 4;*按鍵掃扌描 */帶返回值函數(shù)uchar keysca n()P1=0xf7;開始掃描第一行鍵temp=P1;temp=temp&OxfO;while(temp!=OxfO)de

13、lay(5);temp=P1;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0xf0)temp=P1;switch(temp)case 0xe7:key1+;nu m1=1;nu m2=1;xia nshi=nu m1;if(num=11)nu m3=1;num 4=3;break;case 0xd7:key2+;nu m1=3;num2=3;xia nshi=nu m1;if(num=11)nu m3=1;num 4=3;xia nshi=nu m2;break;while(temp!=0xf0)松手檢測temp=P1;temp=temp&OxfO;P1=0xfb;

14、 temp=P1; temp=temp&OxfO; while(temp!=OxfO)開始掃描第二行鍵delay(5);temp=P1;temp=temp&0 xfO;while(temp!=OxfO)temp=P1;switch(temp)case 0xeb:num=11;xia nshi=num;break;case 0xdb:num=8;flag=1;break;松手檢測while(temp!=0xf0)temp=P1; temp=temp&OxfO;*主函*void mai n()數(shù)碼管位選P2=0x01;num=16;in ter_i nit();while(

15、1)xia nshi=keysca n();pan dua n();P0=table xi a nshi;/*-中 */void timer0() in terrupt 1 using 1THO = 0xfe;TLO = frq;2.4、軟硬件調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為兩大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試。(1) 硬件調(diào)試對各個模塊的功能進行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實現(xiàn)指定的功能。首先用數(shù)字萬用表對實物板上的各元器件進行測試，在測試過程中，檢驗出一些錯誤，如數(shù)碼管的引腳接錯了，導(dǎo)致數(shù)碼管無法顯示，將數(shù)碼管各引腳正確焊接后，數(shù)碼管正常工作。(2) 軟件調(diào)試軟件調(diào)試采用單片機仿真器

16、keil uVision 及protus，將編好的程序進行調(diào)試，主要是檢查語法錯誤。再進行仿真，檢驗各個子程序是否正確執(zhí)行，和硬件模塊的協(xié)調(diào)性。由 于能力有限，程序中仍然存在如下BUG不能進行連續(xù)除法，尚未實現(xiàn)加減法和乘除法之間的混合運算，錯誤報警后按運算符號鍵結(jié)束警報三、課程設(shè)計總結(jié)回顧起此次單片機課程設(shè)計，我感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近兩 個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以 鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程 設(shè)計使我懂得了只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正

17、 為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重，在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解 得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌 握得不好通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在岑毅南老師的 辛勤指導(dǎo)下，終于得到解決。同時，在岑毅南老師那里我學(xué)得到很多實用的知識，在次我 表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！四. 參考文獻1 張毅剛單片機原理及應(yīng)用高等教育出版社，20032 蘇家鍵等.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)