单片机原理及接口技术报告-简单计算机设计.doc

1、 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 课 程 设 计 报 告课 题 名 称 课 题 23： 简 单 计 算 机 的设 计 学 院 自 动 控 制 与 工 程 学 院目录一、设计的目的、任务3二、设计步骤及方案.52三、硬件电路设计6四、软件设计及系统流程图.91、初始化程序模块.112、键盘扫描程序模块123、显示程序模块.15五、调试过程及方法17六、课程设计心得体会.18七、参考文献.19附录.203一、设计的目的、任务1、 课程设计的目的单片机课程设计作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完单片机原理及其运用课程后。并在进行相关课程设计基础上进行的一次综

2、合练习。单片机课程设计过程中，学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个基于 MCS-51 系列单片机，涉及多种资源应用，并具有综合功能的小应用系列设计。使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路，电子元器件等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程，调试，相关仪器设备和相关软件的使用技能得到较全面的锻炼和提高。使学生增进对单片机的感兴认识，加深对单片机理论方面的理解，加深单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计时器、中断、片内外存储器、I/O 接口、串行接口等。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，强化单片机应用电路的

3、设计与分析能力。4提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风；培养学生综合运用理论知识解决问题的能力。2、基于 AT89C51 单片机简易计算器的设计【摘 要】单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符 LCD静态

4、显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。3设计任务及要求1） 、 基于MCS-51系列单片机AT89C51，设计一个简单的计算器。2） 、通过4*4的矩阵键盘输入数字及运算符；3） 、可以进行4为十进制数以内的加法运算，如果计算结果超过4位十进制数，则屏幕显示 E。4） 、 可以进行加法以外的计算（乘、除、减） 。5） 、其他功能。二、设计步骤及方案1、总体设计及方案5根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显

5、示数据和结果。（2）另外键盘包括数字键（0 9）、符号键（+、-、）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。（3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+ 、- 、* 、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。（4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上显示E ；当除数为0 时，计算器会在LCD上显示E。系统方案图： 6单片机输入模块运算模块

6、显示模块2、总体硬件配置本设计选用 AT89C51 单片机为主控元件。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用 4*4 键盘；利用 MM74C922为 4*4 的键盘扫描 IC，读取输入的键值。三、硬件电路设计1、总体设计效果如图 1-1 所示：7P1516P17P10P14 P15 P16 P17P10p1p12p13p14 p1p12p13XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0./AD0390.1/138P0.2/AD2370.3/336P0.4/AD4350.5/534P0.6/AD630.7/732P1.011.2P1.231.34P1.451.56P1

7、.671.78P3.0/RXD103.1/T1P3.2/INT0123./IT113P3.4/T014P3.7/RD173.6/W163.5/T115P2.7/A1528P2.0/A8212.1/92P2./A10232.3/124P2.4/A12252.5/13262.6/1427U1AT89C51 12365489=7 +CON0ABCD1 2 43D714613D51241D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L234567891RP10KC130pC230pR31kX112MHZRV13K+6BV+5V+5VC410u图 1-12、输入模块（键盘）接口电

8、路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44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。4*4矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图2-1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8统中也最常用。P10P14 P15 P16 P17p11p12

9、p131 2 36548 9=7+CON 0ABCD1 2 43图2-14*4 键盘内部电路图如图 2-2 所示：图2-23、显示模块（LCD）:9本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。通过D0-D7 引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD 实现不同的功能或显示相应数据。接口信号说明：RS: 数据/命令选择端（H/L）RW: 读/写选择端（H/L）E: 使能信号图2-3所示：D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016L图2-34、运算模块（单片机控制）MCS-51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM 、

10、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10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）。AT89C51如图 2-4所示P15P16P17P10p11p12p13p14XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1 15P2.7/A15 28P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27U1AT89C51图2-4四、软件设计及系统流程图