河北工程大學(xué)單片機(jī)課設(shè)簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2013/2014學(xué)年第 二學(xué)期）課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)題 目：簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)：兩周設(shè)計(jì)成績(jī) ：2014年6月21日1課程設(shè)計(jì)目的 32、 課程設(shè)計(jì)正文 32.1、設(shè)計(jì)所需器材 32.2、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 32.3、設(shè)計(jì)方案 4、 硬件設(shè)計(jì) 41.STC90C52AD說(shuō)明 42. 數(shù)碼管說(shuō)明 43. 晶體振蕩電路設(shè)計(jì) 64. 數(shù)碼管和位選設(shè)計(jì) 65. 復(fù)位設(shè)計(jì) 76. 蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 87. 矩陣鍵盤的設(shè)計(jì) 8、軟件設(shè)計(jì) 92.4、軟硬件調(diào)試 143、 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 144、 參考文獻(xiàn) 15附錄一、系統(tǒng)原理圖 1

2、6附錄二、PCB圖 17課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 18、課程設(shè)計(jì)目的1熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。2掌握單片機(jī)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(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解表關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。4通過(guò)實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。5. 通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過(guò)程，使學(xué)生了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程，為今后從事相應(yīng)打下基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)正文2.1設(shè)計(jì)所需器材電阻：1K （8 個(gè)）0.330k（8 個(gè)）10k（1 個(gè)） 按鍵開關(guān)：16個(gè)極性電容（1個(gè)10uf）非極性電容：30pf （5個(gè)）晶振：6

3、MHZ（ 1個(gè)）三極管：PNP（1 個(gè)）NPN （2 個(gè)）共陰極數(shù)碼管：2個(gè)蜂鳴器：1個(gè)底座：DIP40 （1 個(gè)）DIP16（1 個(gè)）萬(wàn)能電路板：1個(gè)芯片：STC90C52A（ 1 片）MAX232（1 片）,74HC573（片）發(fā)光二極管：3個(gè)接線端子：1個(gè)2.2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求做一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字計(jì)算器。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是采用 STC90C51AD作為控制單元，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易計(jì)算器功能。原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)以MCS-51單片機(jī)為核心的簡(jiǎn)易計(jì)算器系統(tǒng)。能夠進(jìn)行5以內(nèi)的數(shù)字簡(jiǎn)單的加，減，乘，除運(yùn)算，用2個(gè)數(shù)碼管顯示運(yùn)算結(jié)果。若進(jìn)行除法運(yùn)算，則小數(shù)點(diǎn)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(dāng)按下任意鍵后，蜂鳴器停止。主要任務(wù)：(1) 確定總體設(shè)計(jì)方案；(2) 2位數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)，4*4按鍵電路設(shè)計(jì)，報(bào)警電路設(shè)計(jì)；(3) 設(shè)計(jì)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(jī)調(diào)試。技術(shù)要求：以 MCS-51單片機(jī)為核心，主機(jī)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(jì)方案簡(jiǎn)易數(shù)字計(jì)算器設(shè)計(jì)，主要的部分是STC90C52AD編寫程序，實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合，能夠進(jìn)行5以內(nèi)的數(shù)字簡(jiǎn)單的加，減，乘，除運(yùn)算，且具備清零功能。6個(gè)數(shù)字鍵，6個(gè)功能鍵。進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，小數(shù)點(diǎn)保留1位顯

5、示。如果除數(shù)為 0，則清0顯示，蜂鳴器響，當(dāng)按下任意鍵后，蜂鳴器停止?？蓴U(kuò)展計(jì)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(jì)1.STC90C52AD說(shuō)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(shuō)明和功能說(shuō)明如下:XTAL1 :接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè) 放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應(yīng)接地。XTAL2 :接外部晶振的一個(gè)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(shí) 鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。RST : STC90C52A啲復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對(duì)芯片又時(shí)，只要將此 引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)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(gè)8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它 是地址總線(低 8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向I/O口用。P0 口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8個(gè)LSTTL負(fù)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(zhǔn)雙向并行I/O 口)，當(dāng)訪 問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高 8位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向I /O口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4個(gè)LSTL負(fù)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(zhǔn)雙向并行I/O 口)，其輸出可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)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(zhǔn)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀 取或?qū)懭肟刂频裙δ堋S22.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(hào)，要為L(zhǎng)ED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(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供的字形代碼的 長(zhǎng)度正好是一個(gè)字節(jié)。簡(jiǎn)易計(jì)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(jì)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(jì)001020304051817161514151ESM6 1C圖2.3-3 數(shù)碼管和位選電路需要顯示時(shí)間選用共陰極的數(shù)碼管是三極管驅(qū)動(dòng)，接有1000歐姆的保護(hù)電阻而成的兩個(gè)數(shù)碼管在顯示時(shí)需要選通，采用STC90C52A啲P0 口作為位選信號(hào)的輸出端，高電平有效。由于P0 口有8個(gè)輸出端，當(dāng)端口為高電平使對(duì)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(jì)復(fù)位鍵直接加在單片機(jī)的復(fù)位端，當(dāng)按鍵S1

10、被按下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。圖2.3-4復(fù)位電路6.蜂鳴器電路設(shè)計(jì)圖2.3-5蜂鳴器電路蜂鳴器接在P3.5 口上，當(dāng)觸發(fā)時(shí)P3.5產(chǎn)生低電平使其導(dǎo)通，蜂鳴器響，報(bào)警。7.矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(shí)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(cè)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(cè)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(jì)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(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。首先用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)實(shí)物板上的各元器件進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中，檢驗(yàn)出一些錯(cuò)誤，如數(shù)碼管的引腳接錯(cuò)了，導(dǎo)致數(shù)碼管無(wú)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(jī)仿真器

16、keil uVision 及protus，將編好的程序進(jìn)行調(diào)試，主要是檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤。再進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)各個(gè)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(jìn)行連續(xù)除法，尚未實(shí)現(xiàn)加減法和乘除法之間的混合運(yùn)算，錯(cuò)誤報(bào)警后按運(yùn)算符號(hào)鍵結(jié)束警報(bào)三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近兩 個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以 鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程 設(shè)計(jì)使我懂得了只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正

17、 為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題,可以說(shuō)得是困難重重，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解 得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌 握得不好通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在岑毅南老師的 辛勤指導(dǎo)下，終于得到解決。同時(shí)，在岑毅南老師那里我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我 表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)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(xiàn)1 張毅剛單片機(jī)原理及應(yīng)用高等教育出版社，20032 蘇家鍵等.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)