单片机原理及系统课程设计

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1、单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专业：自动控制班级：自控101班姓名：杨辅云学号：201008608指导教师：武晓春兰州交通大学自动化与电气工程学院2013年3月7日摘要本设计是基于51系列的单片机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3位无符号数字的简单四则运算并在LED上相应的显示结果。设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机输入采用4×4矩阵键盘。显示采用5

2、位7段共阴极LED静态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件采用汇编语言进行编程并用proteus仿真。计算器要求计算器要求计算器要求计算器要求：能对这样的表达式（A+B*C-D*E/F+G*G*K）（A,B,.....是整数）进行运算，能分辨四个符号“*”，“/”，“+”-“（分别为乘，除，加，减符号）进行优先运算。

3、本计算器本计算器本计算器本计算器是以MCS-51系列AT89C51单片机为核心构成的简易计算器系统。该系统通过单片机控制，实现对4*4键盘扫描进行实时的按键检测，并把检测数据存储下来。整个计算器系统的工作过程为：首先存储单元初始化，键盘扫描，判断按键位置，查表得出按键值，单片机则对数据进行储存与相应处理转换送入LCD1602显示输入表达式，然后通过单片机对数据进行运算把结果送入LCD1602显示器动态显示。引言设计目的：设计简单计算器，功能齐全，连线简单，方便学习。同时加深对单片机的认识和理解，加强自己的动手能力。设计要求：本次

4、课程设计，我选择的课题是单片机数字计算器设计，设计任务为：1.扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零2.使用五位数码管接口电路3.完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）；4.实现低于三位小于255数字的连续运算；5.使用keilC软件编写程序；6.最后用ptoteus仿真;7.具有较强的抗干扰能力；8.体积小、功耗低，便于嵌入其他系统。设计方法为：1.扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零2.使用五位数码管接口电路3.完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）；4.实现低于三位小于255数字的连续运算；5

5、.使用keilC软件编写程序；6.最后用ptoteus仿真;7.具有较强的抗干扰能力；8.体积小、功耗低，便于嵌入其他系统。一、设计方案及原理1.1系统分析1.总体设计计算器以AT89S51单片机为核心芯片，通过扫描键盘来得到数据，另外通过CPU将得到的数据按要求进行运算并将结果送到显示电路进行显示。2.框图设计利用单片机设计，组成图如下图1.1所示：键盘扫描控制电路（单片机）1602液晶显示输入输出图1.1组成框图3.知识点本项目需要通过学习和查阅资料，掌握和了解如下知识：电源原理及设计。单片机复位电路工作原理及设计。单片机晶

6、振电路工作原理及设计。按键电路的设计。驱动电路的设计。七段数码管的特性及使用。AT89S51单片机引脚。单片机C语言及程序设计。1.2系统设计1.系统结构：主程序调用调用键盘扫描程序初始化程序清零程序等于函数程序显示程序图1.2程序框图1.3系统原理组成计算器是将键盘部分、单片机部分、显示部分按指示的3个单元电路相接。这样就将整个硬件部分连接起来组成一个整体电路。计算器主体电路完成基本的计算功能。计算器由电源电路、单片机主控电路、按键电路、显示电路和复位电路几部分组成。二、系统的硬件设计2.1主控制器1.单片机简介在该课程设计中

7、，主要用到一个AT89c51芯片和串接的五个74LS164芯片。作为该设计的主要部分。下面将对这两个芯片原理及功能做已详细介绍和说明。图2.1AT89c51芯片芯片AT89c51的外形结构和引脚图如2.1所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位

8、CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.复位、时钟电路设计MCS-51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器