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1、单片机课程设计1汽车学院单片机原理及接口技术课程设计题目：单片机原理与应用专业：交 通 运 输班级：0 8 0 1 姓名：邵 小 妮学号：0811140107 指导教师：黄艳(2011-6-29) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计2目录一、开题报告 3 一、实验目的 6 二、实验内容 6 三、设计要求 6 四、系统设计环境 7 五、实验原理 7 六、实验步骤 8 七、设计流程图 11 八、程序编程
2、 13 九、仿真过程 18 十、调试过程中的难点及其解决思路 18 十一、课设总结与体会 19 十二、参考文献 20 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计3开题报告一. 课设目的为了进一步加强巩固理论知识增强学生对所学知识的实际应用能力和应用所学知识解决问题的能力。通过本设计使学生在巩固所学知识的基础上具有初步的单片机系统设计与应用能力。1. 通过本设计，使学生综合应用， 微型计算机技术，数学电路，及
3、模拟电路等课程内容，为以后从事电子产品设计、软件编程、系统控制等工作奠定一定的基础。2、学会使用 KEIL C 和 PROTEUS 等软件，用 C语言或汇编语言编写一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。3、了解单片机接口应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等。二、设计内容1、本设计利用各种器件设计，并利用原理图将8255单元与键盘及数码管显示单元连接，扫描键盘输入，最后将扫描结果送入数码管显示。键盘采用 4*4 键盘，每个数码管可以显示0-F 共 16 个数。 将键盘编号，记作 0-F，当没按下其中一个键时，将该按键对应的编号在一个数码管
4、上显示出来，当在按下一个键时，便将这个按键的编号在下一个数码管上显示，数码管上名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计4可以显示最近 6 次按下的按键编号。设计并实现一44 键盘的接口，并在两个数码管上显示键盘所在的行与列。三、问题分析及方案的提出44 键盘的每个按键均和单片机的P1口的两条相连。若没有按键按下时，单片机P1 口读得的引脚电平为“ 1” ；若某一按键被按下，则该键所对应的端口线变为地电平。
5、单片机定时对P1 口进行程序查询，即可发现键盘上是否有按键按下以及哪个按键被按下。实现 44 键盘的接口需要用到单片机并编写相应的程序来识别键盘的十六个按键中哪个按键被按下。因为此题目还要求将被按下的按键显示出来，因此可以用两个数码管来分别显示被按下的按键的行与列四、设计思路及原因对于 44 键盘，共有十六个按键。如果每个按键与单片机的一个引脚相连，就会占用16 个引脚，这样会使的单片机的接口不够用（即使够用，也是对单片机端口的极大浪费）。因此我们应该行列式的接法。行列式非编码键盘是一种把所有按键排列成行列矩阵的键盘。在这种键若没有按键按下时，单片机从P1 口读得的引脚电平为“ 1” ；若某一
6、按键被按下，则该键所对应的端口线变为地电平。因此0 xEX(X 表示任意44 键盘的第一行中的某个按键被按下，相应的0 xDX 、0 xBX 、0 x7X(X 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计5表示任意一个十六进制数) 分别表示键盘的第二行、第三行、第四行;0 xXE、0 xXD 、0 xXB 、0 xX7(X表示任意一个十六进制数)则分别表示键盘的第一列、第二列、第三列和第四列。例如0 xD7
7、是键盘的第二行第四列的按键对于数码管的连接， 采用了共阳极的接法， 其下拉电阻应保证芯片不会因为电流过大而烧坏。五、电路设计及功能说明44 键盘的十六个按键分成四行四列分别于P1 端口的八条I/O数据线相连；两个七段数码管分别与单片机的P0口和 P2口的低七位 I/O 数据线相连。数码管采用共阳极的接法，所以需要下拉电阻来分流。结合软件程序，即可实现44 键盘的接口及显示的设计。当按下键盘其中的一个按键时， 数码管上会显示出该按键在44 键盘上的行值和列值。所以实现了数码管显示按键位置的功能六、课设完成计划（按周次划分）13周形成开题报告并发送到邮箱。16-17 周形成设计底稿。18周设计底稿
8、发送到。19周形成设计报告并打印出来。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计6键盘接口和显示设计课程设计一、实验目的学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用， 进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。1、通过
9、本设计，使学生了解8255 的工作方式及其应用。2、学会使用 KEIL C 等软件，用汇编语言编写一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。3、了解键盘扫描及数码显示的基本原理并熟悉8255 的编程。二、实验内容设计并实现一 44键盘的接口，并在两个数码管上显示键盘所在的行与列。即将 8255 单元与键盘及数码管显示单元连接，编写实验程序扫描键盘输入，并将扫描结果送数码显示，键盘采用 44 键盘，每个数码管值可以为0 到 F，16个数。将键盘进行编号记作0F 当按下其中一个按键时将该按键对应的编号在一个数码管上显示出来， 当按下下一个按键时便将这个按键的编号在下一个数码管上显示出来，
10、且数码管上可以显示最近6 次按下按键的编号。三、设计要求1、接口电路设计： 根据所选题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计7电路,并进行电路连接和调试。2、程序设计： 要求画出程序框图，设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释。3、设计文件： a、设计图纸（接口电路原理图） ；b、使用或操作说明； c、设计报告：字数约 30004000字，内容包括：（1）设计题
11、目； （2）系统的主要功能作用及主要技术性能和指标； （3）总体设计方案及组成原理（框图）或设计说明及技术路线；（4）系统设计：接口电路设计，程序设计（程序框图和程序清单及注释）其他有关的理论分析和计算； （5）设计总结：对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的认识、收获和提高。四、系统设计环境PC机一台， TD-NMC+ 教学实验系统五、基本原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - -
12、 - - - 单片机课程设计81. 电路设计及功能说明2. 硬件原理框图及电路图 (包括接口芯片简介 ) 电路图：六 、 实 验步 骤(1).把实 验 平 台 与 PC 机 串 行 口 连 起 来 ， 根 据 实 验 连线 提 示 在 实 验台上 连 线 ， 之 后 打 开 电 源 。(2).在 PC机 上 用 鼠 标 点 击“ Wave”图 标 ，进 入 WINDOWS 调 试 环 境 ，而后 进 行 初 始 化 设 置 。点 击 仿 真 器仿 真 器 设 置 出 现“仿 真 器 设置” 窗 ， 进 行 仿 真 器 的 设 置 。(3).用鼠 标 点 一 下 文 件打 开 文 件 ，输 入
13、文 件 名 *.asm ，创 建 新 文件， 在 该 窗 口 中 输 入 事 先 编 好 的 程 序 。(4).用 鼠 标 点 项 目全 部 编 译 窗 ， 对 当 前 源 文 件 进 行 编 译 ， 反 复修改 好 程 序 ， 直 到 编 译 通 过 为 止 。(5).全速 运 行 程 序 ，通 过 在 键 盘 按 键 ，观 察 八 段 管 的 显 示 结 果 ，理解键 盘 扫 描 原 理 及 程 序 编 写 方 法 。接口芯片简介AT89C51简介AT89C51是一种带 4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复
14、擦除100次。 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 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计9主要管脚说明：VCC ：供电电压。GND ：接地。P0口：P0口为一个 8 位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收 8TTL门电流。当
15、P1口的管脚第一次写1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/ 地址的第八位。在FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输
16、出 4 个 TTL门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
17、作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ ILL ）这是由于上拉的缘故。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计10ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6 。因此它可用作对外部输出的脉
18、冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN ：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。数码管简介数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示） ；按能显示多少个“ 8”可分为 1 位、2
19、 位、4 位等等数码管； 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。 共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM) 的数码管。 共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
20、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计11七、软件部分的程序流程图，算法和使用的编程技巧1. 编程技巧1 在按键扫描程序中， 通过 for 循环语句实现被按下的按键的行值的确定，用 switch语句实现列值的确定 。0 xEX(X 表示任意一个十六进制数 ) 表示 44名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - -
21、 - - - - - - - 单片机课程设计12键盘的第一行中的某个按键被按下，相应的0 xDX 、0 xBX 、0 x7X(X 表示任意一个十六进制数 ) 分别表示键盘的第二行、 第三行、第四行 ;0 xXE、 0 xXD 、 0 xXB 、 0 xX7(X表示任意一个十六进制数 ) 则分别表示键盘的第一列、 第二列、第三列和第四列；2. ucRow+ucLine+1 即为被按下的按键的行列值；3.用十六个 switch 语句实现对单片机P0端口和 P2口的 I/O 数据线的控制，来控制数码管显示被按下按键的行值和列值；2. 程序流程图否是是否开始显示缓冲区初始化LED 显示读取键值键值转换
22、为显示数据开始输出列扫描信号列扫描信号移位该列有键输入？读入行信号返回6 列扫描完？有键输入 ? 初始化地址参数按照行列计算键值查表得键码等待按键释放返回名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计13主流程图子流程图八、程序编程OUTBIG EQU 8002H ; 位控制口OUTSEG EQU 8004H ; 段控制口KEYIN EQU 8001H ; 键盘读入口READY: MOV 20H,#3FH ;
23、缓冲器设初值，赋值到6 个数码管MOV 21H,#3FH MOV 22H,#3FH MOV 23H,#3FH MOV 24H,#3FH MOV 25H,#3FH MAIN: LCALL DISPLAY ;无键码输入，调用显示模块LCALL TEST JZ MAIN ;累加器为 0 即说明无按键，则转移继续显示LCALL SEARCH ;有键值输入，寻找输入键值所在的行和列MOV 20H,21H ;数码管显示出输入的键值MOV 21H,22H MOV 22H,23H MOV 23H,204 MOV 24H,25H MOV DPTR,#LEDTAB 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
24、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计14MOVC A,A+DPTR MOV 25H,A SJMP MAIN DISPLAY: ;显示模块MOV R0,#20H ;缓冲区从 20H 处开始MOV R1, #6 ;共 6 个八段管MOV R2, #00100000B ;从左边开始显示灯亮为1，灭为 0, LOOP: MOV DPTR, #OUTBIG MOV A, #0 MOVX DPTR, A ; 位选码初值设为0，即关闭所有八段管MOV A, R
25、0 ;将以 20H 为首地址的内存值发送到段码输出口 8004H MOV DPTR, #OUTSEG MOVX DPTR,A MOV DPTR, #OUTBIG ;输出位选通信号， 使每次只显示一位八段管MOV A, R2 MOVX DPTR, A LCALL DELAY ;延时MOV A, R2 RR A ;位选信号右移一位， 即动态显示下一个数码名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计15管MOV
26、R2, A INC R0 ;内存地址加一，提供段码输出DJNZ R1, LOOP RET DELAY: MOV R7,#01H ; 延时子程序DEL1: MOV R6,#00H DEL2: DJNZ R6, DEL2 DJNZ R7, DEL1 RET TEST: MOV DPTR,#OUTBIG ;检测有无键值输入MOV A,#00H MOVX DPTR,A ;输出线置为 0 MOV DPTR,#KEYIN MOVX A,DPTR ;读入键状态CPL A ;累加器求反ANL A,#0FH ;高四位不用RET SEARCH: ;找出键值所在的的位置（行和列）MOV R1,#00100000B
27、MOV R2,#06H MOV R5,#00H 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计16MOV R4,#03H LSEARCH: ;找出列所在位置后MOV A,R1 CPL A MOV DPTR,#OUTBIG MOVX DPTR,A CPL A RR A ;通过判断循环几次进位为1来实现计数的功能，从而得知行所在位置MOV R1,A MOV DPTR,#KEYIN MOVX A,DPTR CPL
28、A ANL A,#0FH JNZ HSEARCH ;找到所在列，继续寻找行所在位置INC R5 DJNZ R2，LSEARCH HSEARCH: MOV R7,#04H LOOP2: RRC A JC GET DEC R4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计17DJNZ R7, LOOP2 GET: ;确定输入的键码值MOV A,R4 ;键值=行*6+列,R4*6+R5-A MOV B,#6H M
29、UL AB ADD A,R5 MOV DPTR,#KEYTAB ;取出键码所在位置MOVC A,A+DPTR MOV 26H,A ;将取出键值暂时保存在内存中，以免数据丢失WAIT: MOV DPTR,#OUTBIG ;等键释放CLR A MOVX DPTR,A LCALL DELAY LCALL TEST JNZ WAIT MOV A,26H ;释放出键盘输入值RET LEDTAB: ; 八段管显示码DB 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h DB 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h 名师资料总结 - - -精
30、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计18KEYTAB: ;键盘码DB 07H,08H,09H,0AH,00H,00H DB 04H,05H,06H,0BH,00H,00H DB 01H,02H,03H,0CH,00H,00H DB 00H,0FH,0EH,0DH,00H,00H END 九、 仿真过程综述1按照设计思路在PROTEUS 软件中找到相应元器件，按照正确的连线方法将各个元器件连起来。 再用 PROTEUS软件仿真
31、时， 为避免连线的复杂性， 可以使用在要连线的引脚上标注相同的符号的方法。这样可以使 PROTEUS 软件窗口中的连线少一些，使电路图更加清晰；2. 按照硬件电路在 KEIL C 软件中编写程序，对编写的程序进行编译，在确定没有错误后生成十六进制文件并加载到PROTEUS 软件中原理图的 AT89C51芯片中；3. 在 PROTEUS 软件中点击运行按钮， 实现仿真： 按下键盘上的按键， 观察数码管显示的是否正确。十、调试过程中的主要难点(自己遇到的 )及解决思路和办法1、真的过程因为该数码管是用的共阳极的接法，其下拉电阻起到分流的作用，应该接地，但是在仿中却不知道哪里出了问题，这种接法始终不
32、能仿真出结果。将下拉电阻与电源相连时却仿真成功，数码管显示出了按键的正确的行值和列名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计19值。2、编写程序时需要用到1.2.3.4共阳字形码，不能与共阴字形码混淆。3、程序写好， 编译好后忘记加载到单片机芯片上就开始仿真，走了不少的弯路。十一、课设结果及分析、收获、体会通过这次设计， 我基本上完成了题目中所给出的要求，设计出了 44 键盘的接口，并且在两个数码管上能够
33、显示键盘所在的行值与列值。同时深刻体会到理论与实践相结合的重要性懂得我必须学会如何整理并利用手中的资料，没有就的用心去查去找。学习要独立不能总依赖别人，但要学会请教同学老师。收获与体会通过本次课设， 使我学会汇编软件的基本使用。 使我能够综合运用以前在课堂中学到的知识做一些简单的电子产品的仿真，使我对汇编语言有了更好的掌握和运用，用其进行软件编程更加顺手。初步掌握了这些件， 可以编写一个较完整的实用程序。本次课设使我初步了解了单片机接口应用开发的全过程：分析需求、 设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试等。更重要的是， 使我明白了无论是设计硬件电路还是编写相应的软件程序，我们应该时刻都要仔细
34、认真。 因为在这个过程中哪怕是出现一个小小的错误，都会导致不能仿真出正确的结果甚至根本不会出结果。课程设计的过程是一个不断学习的过程，我们需要充分利用好网络资源和身名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计20边的资料来解决我们在课设过程中遇到的问题，只有将遇到的问题解决好， 才能真正的学到一些知识， 真正学到知识。 才能使我们学到的东西从感性认识升华到理性认识。参考文献1.胡汉才 单片机原理及其接口技术
35、清华大学出版社2.阎石 数字电子技术基础（第五版） 高等教育出版社3.华成英 童诗白模拟电子技术基础高等教育出版社4. 文 U皖，何道君，谭明 FPGA 设计与应用 M 北京，清华大学出版社， 20065 裆红燕，洗世斌. 基于 EDA 技术的层次化设计方法在电子抢答器中的应用JJ.电子工程师， 2005 6高曙光 . 可编程逻辑器件 MJ. 西安: 西安电子科技大学出版社，2002 7阎石 . 数字电子技术基础 MJ. 北京: 高等教育出版社， 1999 8. 美William Klertz 著， 陶国彬等译，数字电子技术 M 北京， 科学出版社2007 9.el S Sedra，Kenne
36、th CSmith ( 周玲玲等译 ) ，微电子电路 M ，北京，电子工业出版社， 2006 10. 锋，初秀琴，常存基于FPGA 的嵌入式系统设计 M 西安西安电子科技大学出版社， 2004 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - - - - - - - - - 单片机课程设计21教师评语：教师：日期：设计过程 30课设报告 40答辩 30总成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 21 页 - - - - - - - - -