單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--簡(jiǎn)易數(shù)字計(jì)算器

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要 …………………………………………………………I</p><p>　　第一章、 概述 ………………………………………………01</p><p>　　1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ………………………………………………01</p><p>　　1

2、.2  單片機(jī)發(fā)展概述 …………………………………………02</p><p>　　第二章、 硬件設(shè)計(jì) …………………………………………04</p><p>　　2.1 AT89c51介紹 ……………………………………………04</p><p>　　2.2 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì) ………………………………………07&l

3、t;/p><p>　　2.3 顯示電路的設(shè)計(jì) ………………………………………08</p><p>　　2.4 其他電路設(shè)計(jì) …………………………………………09</p><p>　　第三章、 軟件設(shè)計(jì) …………………………………………10</p><p>　　3.1 主程序的設(shè)計(jì) ………

4、…………………………………10</p><p>　　3.2 顯示、讀鍵模塊的設(shè)計(jì) ………………………………12</p><p>　　3.3 其他內(nèi)容說(shuō)明 …………………………………………14</p><p>　　第四章、 調(diào)試與仿真 ………………………………………15</p><p>　　4.1 Ke

5、il C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng) ………………………15</p><p>　　4.2 proteus的操作 ………………………………………………16</p><p>　　總 結(jié) …………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………Ⅲ</p><p&

6、gt;　　附 錄 …………………………………………………………Ⅳ</p><p>　　第一章、 概 述 </p><p><b>　　1．1單片機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器（含程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM）、輸入、輸出接口電路(I/O接

7、口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)即小巧又很完善的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，在單片機(jī)程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。所以說(shuō)，一片單片機(jī)芯片就具有了組成計(jì)算機(jī)的全部功能。</p><p>　　由此來(lái)看，單片機(jī)有著一般微處理器（CPU）芯片所不具備的功能，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。</p><p>　　然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)（一

8、種將微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、輸入輸出接口芯片安裝在同一塊印制電路板上的微型計(jì)算機(jī)），單片機(jī)芯片在沒(méi)有開(kāi)發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果對(duì)它進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，它便是一個(gè)小型的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但它與單板機(jī)或個(gè)人電腦(PC機(jī))有著本質(zhì)的區(qū)別。</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶（單片機(jī)學(xué)習(xí)者與使用者）了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技

9、術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。</p><p>　　不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開(kāi)發(fā)支持環(huán)境，指令特性即

10、我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對(duì)電源的要求等等。開(kāi)發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。要利用某型號(hào)單片機(jī)開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通

11、信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。</p><p>　　誠(chéng)然，單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)思想。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。</p><p>　　1．2 單片機(jī)發(fā)展概述</p><p>　　1946年第一臺(tái)電子計(jì)

12、算機(jī)誕生至今，依靠微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管——晶體管——集成電路——大規(guī)模集成電路，使得計(jì)算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國(guó)防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，象Fairchild公司研制的F8單片微型計(jì)算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成

13、電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。</p><p>　　20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料新

14、工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡(jiǎn)單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡(jiǎn)單的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。</p><p>　　1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機(jī)，這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場(chǎng)。它

15、以體積小，功能全，價(jià)格低贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。</p><p>　　在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電

16、氣公司NEC和HITACHI都相繼開(kāi)發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。</p><p>　　80年代，世界各大公司均競(jìng)相研制出品種多功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個(gè)系列，300多個(gè)品種，此時(shí)的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，功能越來(lái)越強(qiáng)大，RAM和ROM的容量也越來(lái)越大，尋址空間甚至可達(dá)64kB，可以說(shuō)，單片機(jī)發(fā)展到了一個(gè)全

17、新階段，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，許多家用電器均走向利用單片機(jī)控制的智能化發(fā)展道路。</p><p>　　1982年以后，16位單片機(jī)問(wèn)世，代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS-96系列，16位單片機(jī)比起8位機(jī)，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)，主頻更高，集成度達(dá)到了12萬(wàn)只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達(dá)到了8kB，并且有8個(gè)中斷源，同時(shí)配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道，高速的I/O處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)

18、。</p><p>　　九十年代以后，單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公司相繼開(kāi)發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。美國(guó)Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有33條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少用戶，使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來(lái)。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。</p><p>　　隨后

19、更多的單片機(jī)種蜂擁而至，MOTOROLA公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī)，日本的幾個(gè)著名公司都研制出了性能更強(qiáng)的產(chǎn)品，但日本的單片機(jī)一般均用于專用系統(tǒng)控制，而不象INTEL等公司投放到市場(chǎng)形成通用單片機(jī)。例如NEC公司生產(chǎn)的uCOM87系列單片機(jī)，其代表作uPC7811是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的單片機(jī)。MOTOROLA公司的MC68HC05系列其高速低價(jià)等特點(diǎn)贏得了不少用戶。</p><p>　　Zilog公司的Z

20、8系列產(chǎn)品代表作是Z8671，內(nèi)含BASIC Debug解釋程序極大地方便用戶。而美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的COP800系列單片機(jī)則采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。ATMEL公司則把單片機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的Flash存儲(chǔ)技術(shù)完美地結(jié)合起來(lái)，發(fā)布了性能相當(dāng)優(yōu)秀的AT89系列單片機(jī)。包括中國(guó)的臺(tái)灣HOLTEK和WINBOND等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列，憑著他們廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)，分享一杯美羹。</p><p>　　1990年美國(guó)INTEL公司推出

21、了80960超級(jí)32位單片機(jī)引起了計(jì)算機(jī)界的轟動(dòng)，產(chǎn)品相繼投放市場(chǎng)，成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)重要的里程碑。</p><p>　　此期間，單片機(jī)園地里，單片機(jī)品種異彩紛呈，爭(zhēng)奇斗艷。有8位、16位甚至32位機(jī)，但8位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開(kāi)發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。而INTEL公司憑著他們雄厚的技術(shù)，性能優(yōu)秀的機(jī)型和良好的基礎(chǔ)，目前仍是單片機(jī)的主流產(chǎn)品。只不過(guò)是九十年代中期

22、，INTEL公司忙著開(kāi)發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器，已沒(méi)有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù)，而由PHILIPS等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī)。</p><p><b>　　第二章、 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　簡(jiǎn)易數(shù)字計(jì)算器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括：AT89c51芯片，鍵盤(pán)電路，顯示電路以及其他輔助電路。下面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>

23、;　　2.1 AT89c51介紹</p><p>　　在該課程設(shè)計(jì)中，主要用到一個(gè)AT89c51芯片，作為該設(shè)計(jì)的主要部分。下面將對(duì)這兩個(gè)芯片原理及功能做已詳細(xì)介紹和說(shuō)明。AT89C51芯片外形結(jié)構(gòu)和引腳分布如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1：AT89C51芯片外形結(jié)構(gòu)和引腳分布圖</p><p>　　芯片AT89c51的外形結(jié)構(gòu)和引腳圖如2—1所示。

24、AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提

25、供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　8051 CPU與MCS-51 兼容</p><p>　　4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 兩個(gè)16位定

26、時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p><b>　　2.管腳說(shuō)明</b></p><p>　　VCC：供電電壓（圖中未畫(huà)出）</p><p><b>　　GND：接地。 </b></p><

27、;p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉

28、為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，

29、P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　2.2 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　鍵盤(pán)可分為兩類：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼鍵盤(pán)是較多按鍵（20個(gè)以上）和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問(wèn)題，直接輸出按鍵的編碼，無(wú)需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算

30、機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)就是編碼鍵盤(pán)。在智能儀器中，使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可以組成編碼鍵盤(pán)，同時(shí)還可以兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤(pán)可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。但大多數(shù)智能儀器和電子產(chǎn)品的按鍵數(shù)目都不太多（20個(gè)以內(nèi)），為了降低成本和簡(jiǎn)化電路通常采用非編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)的接口電路有設(shè)計(jì)者根據(jù)需要自行決定，按鍵信息通過(guò)接口軟件來(lái)獲取。 &

31、lt;/p><p>　　本課題需要的是16個(gè)按鍵，故選擇用非編碼鍵盤(pán)，為了減少所占用的端口，由P1口采用4*4矩陣式鍵盤(pán)。具體電路連接如圖2-2所示: </p><p>　　圖2-2 數(shù)字輸入鍵盤(pán)</p><p>　　2.3 顯示電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)需要顯示少量數(shù)據(jù)時(shí)，采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。數(shù)碼管顯示

32、有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法。為了減少端口的使用，故選擇靜態(tài)顯示。 電路如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3八位數(shù)碼管顯示</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用中通常使用七段LED。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種，如圖是它的管腳配置 ，本設(shè)計(jì)采用的是共陰極接法 。 </p><p>　　2.4

33、其他電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1. 復(fù)位、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。</p><p>　　當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，XTAL1.XTAL2引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，如圖3—3所示，圖中C2.C3大小一般為30PF。還加了復(fù)位/備用電源

34、引腳的接線方法，任何單片機(jī)在工作之前都要進(jìn)行復(fù)位，以便CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始化狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，也就是程序開(kāi)始執(zhí)行之前，單片機(jī)做好準(zhǔn)備工作。如何進(jìn)行復(fù)位呢？只用在單片機(jī)的RST引腳上保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）的高電平即可對(duì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。</p><p>　　當(dāng)主電源Vcc發(fā)生掉電或者是電壓降低到電平規(guī)定值時(shí)，VPD上外接的備用電源自動(dòng)啟用，為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以

35、保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在恢復(fù)上電后能正常運(yùn)行。</p><p>　　圖2-4復(fù)位電路和時(shí)鐘電路</p><p>　　2．多位數(shù)碼管電路顯示的驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用中只有一位的的數(shù)字顯示是不常見(jiàn)的，即要同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管顯示，就必須要同時(shí)讓多個(gè)數(shù)碼管加上各自不同的選片段，這個(gè)屬于靜態(tài)顯示。</p><p>　　所

36、謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器，都要占用單獨(dú)的具有封鎖功能的I/O接口用于筆畫(huà)字段形代碼，單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小，可以提高單獨(dú)鎖存的I/O接口電路很多，這里以常用的串并轉(zhuǎn)化電路74LS164為例介紹一種常用靜態(tài)顯示電路。</p><p>　　圖2-5五位數(shù)碼管靜態(tài)顯示接法</p><p>　　

37、如圖2-5所示，5片74LS164首尾相串，而時(shí)鐘端接在一起，這樣，當(dāng)輸入8個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī)RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到第一個(gè)74LS164中了，當(dāng)?shù)诙€(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二個(gè)片74LS164，新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一個(gè)74LS164。這樣，當(dāng)?shù)谖鍌€(gè)脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送入到最左面的74LS164中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、第二、第三、第四片74LS164中。入口：把要顯示的數(shù)分別放在顯示緩沖區(qū)60H-64H共五個(gè)單

38、元中，并且分別對(duì)應(yīng)五個(gè)數(shù)碼管LED1-LED4。出口：蔣預(yù)置在顯示緩沖區(qū)中的五個(gè)數(shù)組成相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)字形碼，然后輸出到顯示器中顯示。</p><p><b>　　第三章、 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在數(shù)字計(jì)算器的軟件規(guī)劃要求下，簡(jiǎn)易計(jì)算器的程序主要包括以下功能模塊：（1）    主模塊，為系統(tǒng)的初始化。（2）  

39、; 顯示與讀鍵模塊，分為顯示子程序，判鍵程序段、運(yùn)算操作子程序等部分； </p><p><b>　　主程序的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3-1 主程序流程圖</p><p>　　主程序主要是用來(lái)進(jìn)行初始化的，調(diào)用其他子程序，清空各個(gè)標(biāo)志位，清空緩存區(qū)，讀取鍵碼，判斷功能，在LED上作出回應(yīng)，主程序流程圖如圖4—1所示。<

40、;/p><p>　?。?）數(shù)字送顯示緩沖程序設(shè)計(jì)</p><p>　　簡(jiǎn)易計(jì)算器所顯示的數(shù)值最大位三位。要顯示數(shù)值，先判斷數(shù)值大小和位數(shù)，如果是超過(guò)三位或大于255，將不顯示數(shù)字?？芍匦螺斎霐?shù)字，再次計(jì)算。</p><p>　　(2）運(yùn)算程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　首先初始化參數(shù)，送LED低位顯示“0”，高位不顯示。然后掃描鍵盤(pán)看是否有鍵輸入

41、，若有，讀取鍵碼。判斷鍵碼是數(shù)字鍵、清零鍵還是功能鍵，是數(shù)值鍵則送LED顯示并保存數(shù)值，是清零鍵則做清零處理，是功能鍵則又判斷是“=”還是運(yùn)算鍵，若是“=”則計(jì)算最后結(jié)果并送LED顯示，若是運(yùn)算鍵則保存相對(duì)運(yùn)算程序的首地址。</p><p>　　3.2 顯示、讀鍵模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　1. LED顯示程序設(shè)計(jì)</p><p>　　LED顯示器由七段發(fā)光二

42、極管組成，排列成8字形狀，因此也稱為七段LED顯示器。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0~9的共陰極字形代碼如下表3-2：</p><p>　　表3-2共陰極字形代碼如下表</p><p><b>　　2.讀鍵子程序設(shè)計(jì)</b></

43、p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)輸入功能和命令處理功能，每個(gè)鍵都有其處理子程序，為此每個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)碼——鍵碼。為了得到被按鍵的鍵碼，現(xiàn)使用行掃描法識(shí)別按鍵。其程序框圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-2計(jì)算鍵值子程序流程圖</p><p>　　3.3 其他內(nèi)容說(shuō)明</p><p>　　1. 定時(shí)查鍵的程序設(shè)計(jì)</p>&

44、lt;p>　　進(jìn)入定時(shí)器0的中斷程序后，首先重新付初值，然后調(diào)用讀鍵程序，如果有鍵按下，則判斷按鍵是否與上次按鍵相同，如果相同則判斷按鍵相應(yīng)位是否為一，如果不為一，說(shuō)明這不是持續(xù)按鍵導(dǎo)致的按鍵相應(yīng)，并且進(jìn)行相應(yīng)的程序。如果不是則退出中斷程序。 </p><p>　　讀鍵程序使用的是反轉(zhuǎn)法讀鍵，不管鍵盤(pán)矩陣的規(guī)模大小，均進(jìn)行兩次讀鍵。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤(pán)信息（列信息）；第二次所有列線均輸

45、出低電平，從所有行線讀入鍵盤(pán)信息（行信息）。將兩次讀鍵信息進(jìn)行組合就可以得到按鍵的特征編碼，然后通過(guò)查表得到按鍵的順序編碼。將各特征編碼按希望的順序排成一張表，然后用當(dāng)前讀得的特征碼來(lái)查表。當(dāng)表中有該特征碼時(shí)，它的位置就是對(duì)應(yīng)的順序編碼；當(dāng)表中沒(méi)有該特征碼時(shí)，說(shuō)明這是一個(gè)沒(méi)有定義的鍵碼，與沒(méi)有按鍵（0FFH）同等看待。 </p><p>　　數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序。 <

46、;/p><p>　　首先對(duì)數(shù)字鍵的程序段進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，如果運(yùn)算鍵（＋、－，*，/）響應(yīng)標(biāo)志不為一，則將輸入的數(shù)字送入第一個(gè)操作數(shù)緩存區(qū)，并且清空所有響應(yīng)位。否則送入第二個(gè)操作數(shù)緩存區(qū)。 其次對(duì)功能鍵的程序段進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 如果功能鍵（＋、－，*，/）第一次被按下，則置相應(yīng)的標(biāo)志位為一，并且將運(yùn)算鍵響應(yīng)標(biāo)志位置一，清空第二個(gè)操作數(shù)的緩存區(qū)，為輸入操作數(shù)做準(zhǔn)備，如果是第二次按下則先調(diào)用運(yùn)算操作子程序，執(zhí)行上次

47、按下的運(yùn)算鍵的運(yùn)算，置相應(yīng)的標(biāo)志位為一，并且將運(yùn)算鍵響應(yīng)標(biāo)志位置一，清空第二個(gè)操作數(shù)的緩存區(qū)，為輸入操作數(shù)做準(zhǔn)備。 </p><p>　　如果是’C’鍵按下，則先判斷運(yùn)算鍵響應(yīng)位是否為一，如果不為一，則清空第一個(gè)操作數(shù)，否則清空第二個(gè)操作數(shù)。 </p><p>　　如果是’=’鍵按下，則調(diào)用運(yùn)算操作子程序。 </p><p>　　2.軟件的可靠性設(shè)計(jì) </p&

48、gt;<p>　　提高本儀器的可靠性措施主要有： </p><p>　?。?）  為防止程序跑飛，軟件中設(shè)置了軟件陷阱 </p><p>　　（2） 為防止鍵盤(pán)抖動(dòng)造成按鍵錯(cuò)誤，采取了軟件防</p><p>　?。?） 為了保證結(jié)果的正確性，結(jié)果溢出時(shí)顯示錯(cuò)誤代碼0 </p><p>　　

49、第四章、 調(diào)試與仿真</p><p>　　下面用KEIL uVision與 porteus仿真軟件介紹數(shù)字計(jì)算器的仿真與調(diào)試。</p><p>　　4.1Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　1. 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windo

50、ws和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用

51、直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　2. 采用KEIL 開(kāi)發(fā)的89c51單片機(jī)應(yīng)用程序步驟：</p><p>　?。?） 在uVision 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建新項(xiàng)目（Project），擴(kuò)展文件名為.UV2,并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件（本設(shè)計(jì)采用ATMEL 公司下的AT89C51）</p><p>　　(2)用

52、uVision 的文本編輯器編寫(xiě)源文件，使用C語(yǔ)言文件（擴(kuò)展名.C），并將該文件添加到項(xiàng)目中去。一個(gè)項(xiàng)目文件可以包含多個(gè)文件，除了源程序文件外，還可以是庫(kù)文件、頭文件或文本說(shuō)明文件。</p><p>　?。?）通過(guò)uVision 2 的相關(guān)選擇項(xiàng)，配置編譯環(huán)境、連接定位器以及Debug調(diào)試器的功能。</p><p>　　（4）對(duì)項(xiàng)目中的源文件進(jìn)行編譯連接，生成絕對(duì)目標(biāo)代碼和可選的HEX文件

53、，如果出現(xiàn)編譯連接錯(cuò)誤則返回到第2步，修改源文件中的錯(cuò)誤后重構(gòu)整個(gè)項(xiàng)目。</p><p>　?。?）對(duì)沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤的程序進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后將HEX文件寫(xiě)入到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的ROM中。</p><p>　　4.2 proteus的操作</p><p>　　1.硬件電路圖的接法操作 </p><p>　　(1).放置選擇（刪除）元器件&l

54、t;/p><p><b>　　(2).移動(dòng)元器件</b></p><p><b>　　(3).縮放視圖</b></p><p><b>　　(4).連接導(dǎo)線</b></p><p><b>　　(5).仿真，調(diào)試</b></p><p>

55、;　　2. 單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真過(guò)程</p><p>　　Proteus強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真功能，使它可成為單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和改進(jìn)手段之一。全部過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)Proteus來(lái)完成的。其過(guò)程一般也可分為三步：</p><p>　　(1)在ISIS平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測(cè)等。簡(jiǎn)稱Proteus電路設(shè)計(jì)。</p>

56、;<p>　　(2)在Keil平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、編輯、匯編編譯、代碼級(jí)調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件（*.hex）。簡(jiǎn)稱Proteus源程序設(shè)計(jì)和生成目標(biāo)代碼文件。</p><p>　　(3)在ISIS平臺(tái)上將目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。它在相當(dāng)程度上反映了實(shí)際單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。簡(jiǎn)稱Proteus仿真。</p><p>&

57、lt;b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)在原有的計(jì)數(shù)器系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，使之增添了計(jì)數(shù)、清零等的三個(gè)控制功能，使之成為一個(gè)更加適用，功能更加完備的屬于自己的一個(gè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個(gè)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，更重要的是，我們?cè)趯W(xué)會(huì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時(shí)還懂得合作精神的重要性，

58、學(xué)會(huì)了與他人合作。作為一名機(jī)電大三學(xué)生，我覺(jué)得做單片機(jī)實(shí)習(xí)是十分必要的。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似實(shí)習(xí)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。 進(jìn)行了兩周時(shí)間的摸索與設(shè)計(jì)，使我不僅僅對(duì)于單片機(jī)軟件與硬件的常用設(shè)計(jì)與功能有所認(rèn)識(shí)，還使我對(duì)于一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究的制作過(guò)程所需要的詳細(xì)步驟和具體實(shí)

59、現(xiàn)方法有了進(jìn)一步的掌握。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了以前所學(xué)的專</p><p>　　通過(guò)這次單片機(jī)實(shí)習(xí)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。</p>&

60、lt;p>　　最后，對(duì)我們的指導(dǎo)老師xx，表示感謝！謝謝他兩周來(lái)對(duì)我們的幫助。同時(shí)，對(duì)幫助我的所有同學(xué)表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語(yǔ)言版）》 王靜霞，楊宏麗，劉俐編著.電子工業(yè)出版社.2009</p><p>　　《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 姜志海 電子工業(yè)出版社.2

61、003</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn)》 陳大欽 高等教育出版社.2005</p><p>　　《C程序設(shè)計(jì)》 潭浩強(qiáng) 北京航空航天出版社.2002</p><p>　　《電路基礎(chǔ)》 許熙文 高等教育出版社.2008</p><p>　　《51系列單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開(kāi)發(fā)指南》 李軍 北京航空航天大學(xué)出版社.200

62、7</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　1.電路圖</b></p><p><b>　　2．程 序</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#include

63、 <intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit P0_7=P0^7;</p><p>　　void DelayMS(uint x) ;// 延時(shí)子程序 </p>

64、<p>　　void Display(long int y); // 顯示子程序</p><p>　　void chongsheanjian(void);</p><p>　　void xianshu1(void);</p><p>　　uchar keys();// 求列數(shù)子程序</p><p>　　uchar keyno();

65、//判斷是否有鍵按下</p><p>　　//各數(shù)字和黒屏的數(shù)碼管段碼</p><p>　　uchar code DSY_CODE[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};</p><p>　　uchar key_value=0,sum=0,w,guo=0,shi=0,fuhao=0,j

66、isuanfhao=0,find=0,chishu=0,value=0,dian=0;</p><p>　　long int in1=0,in2=0,out=0;</p><p>　　//----------------------------------------------------------------- </p><p><b>　　// 主

67、程序 </b></p><p>　　//-----------------------------------------------------------------</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1

68、)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x0f; </b></p><p>　　chongsheanjian();</p><p>　　if(key_value==14)</p><p>　　switch(jisua

69、nfhao)</p><p>　　{case 10:out=1000*in2/in1;dian=1;if(in2<in1){dian=2;}break;</p><p>　　case 11:out=in2*in1;break;</p><p>　　case 12:out=in2-in1;break;</p><p>　　case 13:

70、out=in2+in1;break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//P1=DSY_CODE[out];</p><p>　　xianshu1(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</

71、b></p><p>　　void chongsheanjian(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(keyno()!=0)// keyno()是判斷是否有鍵按下</p><p>　　switch(keys())</p><p><b>　

72、　{</b></p><p>　　case 1:key_value=7;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 2:key_value=8;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 3:key_value=9;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　

73、　case 4:value=10;fuhao=1;in2=in1;break;</p><p>　　case 5:key_value=4;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 6:key_value=5;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 7:key_value=6;sum++;fuhao=0;b

74、reak;</p><p>　　case 8:value=11;fuhao=1;in2=in1;break;</p><p>　　case 9:key_value=1;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 10:key_value=2;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 1

75、1:key_value=3;sum++;fuhao=0;break;</p><p>　　case 12:value=12;fuhao=1;in2=in1;break;</p><p>　　case 13:key_value=15;fuhao=3;break;</p><p>　　case 14:key_value=0;sum++;fuhao=0;break;<

76、;/p><p>　　case 15:key_value=14;fuhao=2;break;</p><p>　　case 16:value=13;fuhao=1;in2=in1;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p

77、>　　void xianshu1(void)</p><p>　　{uchar w=0;</p><p>　　long int q=0;</p><p>　　if(fuhao==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(chishu==1){chishu=0;s

78、um=1;}</p><p>　　in1=in1*shi+key_value;</p><p>　　key_value=0;</p><p><b>　　shi=1;</b></p><p>　　Display(in1);</p><p><b>　　} </b></

79、p><p>　　if(fuhao==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　in1=0;</b></p><p>　　jisuanfhao=value;</p><p>　　key_value=0;</p><p>　　D

80、isplay(in2);</p><p><b>　　chishu=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(fuhao==2)</p><p><b>　　{q=out;</b></p><p><b>

81、　　while(1)</b></p><p>　　{out=out/10;</p><p>　　if(out==0) break;</p><p><b>　　else w++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　

82、　w++;</b></p><p><b>　　sum=w;</b></p><p>　　Display(q);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(fuhao==3){</p><p><b>　　out=0;</b

83、></p><p><b>　　in1=0;</b></p><p><b>　　in2=0;</b></p><p><b>　　sum=1;</b></p><p><b>　　dian=0;</b></p><p>　　

84、Display(out);</p><p><b>　　sum=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------------------------------------------

85、----------------- </p><p>　　// 延時(shí)子程序 </p><p>　　//-----------------------------------------------------------------</p><p>　　void DelayMS(uint x) </p><p><b>　　{&l

86、t;/b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　while(x--) for(i = 0; i < 120; i++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------------------

87、--------------------------------- </p><p>　　// 顯示子程序 </p><p>　　//-----------------------------------------------------------------</p><p>　　void Display(long int y)</p><

88、p>　　{uchar i,j;</p><p>　　if(dian==2)sum=4;</p><p><b>　　w=0x80;</b></p><p>　　for(i=0;i<sum;i++)</p><p><b>　　{j=y%10;</b></p><p&g

89、t;<b>　　y=y/10;</b></p><p><b>　　P2=w;</b></p><p>　　P0=DSY_CODE[j];</p><p>　　if(dian==1&&w==0x10)P0_7=0;</p><p>　　if(dian==2&&w==0

90、x10)P0=0x40;</p><p><b>　　w>>=1;</b></p><p>　　DelayMS(2); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//-------

91、---------------------------------------------------------- </p><p>　　// 判斷是否有鍵按下子程序，沒(méi)有返回0，有返回1 </p><p>　　//-----------------------------------------------------------------</p><p>

92、　　uchar keyno()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((P1&0x0f)!=0x0f)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayMS(10);</p><p>　　if((P1&0x0f

93、)!=0x0f)</p><p><b>　　return 1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

94、<b>　　else</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//----------------------------------------------------------------- </p>

95、<p>　　// uchar keys();// 求鍵值子程序,返回鍵值 </p><p>　　//-----------------------------------------------------------------</p><p>　　uchar keys()</p><p><b>　　{</b></p&g

96、t;<p>　　uchar i,m,row,line; </p><p><b>　　P1=0x0f;</b></p><p>　　switch(P1&0x0f)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x0e:row=0;break;</

97、p><p>　　case 0x0d:row=1;break;</p><p>　　case 0x0b:row=2;break;</p><p>　　case 0x07:row=3;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　m=0xef;</b&g

98、t;</p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=m;</b></p><p>　　if((P1&0x0f)!=0x0f)</p><p>　　{ line=i;break;}&

99、lt;/p><p>　　m=_crol_(m,1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while((P1&0x0f)!=0x0f);</p><p><b>　　shi=10;</b></p><p>　　return (row*4+line+