单片机原理及接口技术报告Word文档下载推荐.docx

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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设计与分析能力。

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

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：

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：

图1-1

2、输入模块（键盘）接口电路

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。

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统中也最常用。

图2-1

4*4键盘内部电路图如图2-2所示：

图2-2

3、显示模块（LCD）:

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：

图2-3

4、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、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）。

AT89C51如图2-4所示

图2-4

四、软件设计及系统流程图

结果送显示缓冲

运算程序流程图：

数值送显示器

1、初始化程序模块

voidwrite_com（ucharcom）//写指令函数

{

e=0;

rs=0;

rw=0;

P0=com;

//com指令付给P0口

delayms

（1）;

e=1;

}

voidwrite_data（ucharnum）//写数据函数

rs=1;

P0=num;

voidint0（）//初始化

delayms（15）;

write_com（0x38）;

//功能设置命令:

8位，行DDRAM的地址

write_com（0x0c）;

//显示开及光标设置

write_com（0x06）;

//增量方式不移位

write_com（0x80）;

//设置访问地址

2、键盘扫描程序模块

voidkeyscanf（）

uchartemp;

P1=0xfe;

temp=P1;

temp=temp&

0xff;

while（temp!

=0xfe）

{

delayms（5）;

temp=P1;

temp=temp&

while（temp!

{

temp=P1;

switch（temp）

{

case0xee:

num=7;

flag=1;

break;

case0xde:

num=8;

case0xbe:

num=9;

case0x7e:

num=12;

duvision=1;

default:

num=0;

}

while（temp!

temp=P1;

temp=temp&

}

}

}

P1=0xfd;

=0xfd）

case0xed:

num=4;

case0xdd:

num=5;

case0xbd:

num=6;

case0x7d:

num=11;

mul=1;

}

P1=0xfb;

=0xfb）

case0xeb:

num=1;

case0xdb:

num=2;

case0xbb:

num=3;

case0x7b:

num=10;

minus=1;

P1=0xf7;

=0xf7）

case0xe7:

power=1;

//复位；

case0xd7:

case0xb7:

equal_flag=1;

//等于；

case0x77:

num=13;

plus=1;

3、显示程序模块

voiddisplay（ucharnum）

ucharworkdata;

//处理显示标志位

if（flag==1）//键值信息显示

flag=0;

write_data（tab1[num]）;

switch（count）

case0:

value