单片机系统设计课程设计报告.docVIP

目录 一、 设计要求 2 1、 设计目的 2 2、 设计任务 2 二、 设计原理及框图 2 1、 设计原理 2 2、 设计框图 3 三、 器件说明 4 1、 设计所用器件清单 4 2、 引脚排列图或功能表 4 四、 设计过程 6 1、存储单元分配 6 2、主程序设计 6 3、数码管显示数据转换子程序 6 4、数码管动态显示子程序 7 五、 综合逻辑电路图 7 六、 仿真调试过程 8 七、 设计体会及收获 8 八、 参考文献 9 九、 附录 10 设计要求 设计目的 通过本次课程设计，运用《AT89S51系列单片微型计算机及其应用》所学知识及查阅相关资料，完成简易计算器的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。 通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于AT89S51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1）简要说明数码管动态显示和矩阵键盘基本原理； 2）掌握51单片机的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 3）了解单片机数据转换功能及工作过程； 4）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定； 5）用protues软件完成原理电路的绘制； 设计原理及框图 设计原理 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 本次设计主要包含四个模块的电路，分别是显示电路、按键电路、最小系统和复位电路。通过对键盘输入的循环扫描来获取输入值，在单片机内部进行计算，最后将结果显示在数码管上。 设计框图 器件说明 设计所用器件清单 器件名称 AT89C51 1 计算器键盘 1 10K电阻 5 电容22uF 2 共阳数码管 1 晶振12MHz 1 引脚排列图或功能表 AT89S51引脚图 当单片机工作于内部时钟模式的时候，只需在XTAL1和XTAL2引脚连接一个晶体振荡器或者陶瓷振荡器，并接两个电容后接地即可，在使用时对于电容的选择有一定的要求： 当外接晶体振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=30+10pF或30-10pF； 当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=40+10pF或40-10pF； 计算器键盘引脚及内部构造 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况 下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理： 计算器的键盘布局如图1所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。 共阳数码管引脚图 设计过程 51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。 1、存储单元分配 30H单元:数值个位显示单元；31H单元：数值十位显示单元；32H单元：数值百位显示单元；33H单元：数值千位显示单元；23H单元：第一操作数存储单元；24H单元：第二操作数存储单元；25H单元：键值暂存单元；27H单元：清除键状态；34H-37H单元：结果数据转换暂存单元；38H-39H单元：结果高低8位暂存单元；R5单元：操作数计数单元；R4单元：操作数数值位数计数单元；R3单元：运算符号存储单元。 2、主程序设计 主程序进行程序中用到的一些存储单元的初始化，数值显示和4*4键盘扫描。首先，进行存储单元初始化，给数码管显示单元30H-33H赋予“0000”字形数据，将数值计数单元，存储单元，23H-25H,34H-37H,38H,39H,3AH,3BH,3CH,