目錄一、概述2二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3三、硬件設(shè)計(jì)31 設(shè)計(jì)總體框圖32 實(shí)際電路4（1）復(fù)位電路4（2）時(shí)鐘電路5（3）EA/VPP（31腳）的功能和接法6（4）鍵盤輸入電路6（5）數(shù)碼管顯示電路7四、軟件設(shè)計(jì)91 程序內(nèi)容92 C語(yǔ)言程序9五、Protues仿真9六、設(shè)計(jì)總結(jié)10七、附錄111 C語(yǔ)言程序：112焊接電路板實(shí)物圖193 芯片引腳圖19一、概述單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐課程，要求學(xué)生具有制作調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)及外設(shè)的能力，能夠掌握單片機(jī)內(nèi)部資源的使用。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件設(shè)計(jì)、制作及軟件編寫、調(diào)試，學(xué)生在熟練掌握焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，能熟練使用單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Keil C51編程調(diào)試，并使用STC ISP調(diào)試工具采用串口下載方式聯(lián)調(diào)制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目包含基本部分及擴(kuò)展部分，基本部分即單片機(jī)最小系統(tǒng)部分，擴(kuò)展部分是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部資源及外部IO口的功能擴(kuò)展，使制作的單片機(jī)系統(tǒng)具有一定的功能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自制一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括串口下載、復(fù)位電路，采用外部小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)加法、乘法及一個(gè)科學(xué)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示在四位一體的數(shù)碼管上。三、硬件設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)總體框圖2 實(shí)際電路（1）復(fù)位電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運(yùn)行不正常）或死機(jī)（停止運(yùn)行）時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)位。MCS-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST（ 第9 管腳） 出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時(shí)電容的負(fù)極和RESET 相連，電壓全部加在了電阻上，RESET 的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒(méi)有被按下的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，在芯片正常工作后，通過(guò)按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達(dá)到手動(dòng)復(fù)位的效果。一般來(lái)說(shuō)，只要RST 管腳上保持10ms 以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。本次課程設(shè)計(jì)選用開(kāi)關(guān)復(fù)位電路，設(shè)計(jì)如下：（2）時(shí)鐘電路XTAL1（19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。XTAL2（18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。XTAL1 和XTAL2 是獨(dú)立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。本次課程設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)時(shí)鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時(shí)元件（一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來(lái)說(shuō)晶振可以在1.2 12MHz 之間任選，甚至可以達(dá)到24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本次課程設(shè)計(jì)采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個(gè)電容的大小對(duì)振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當(dāng)采用石英晶振時(shí)，電容可以在20 40pF 之間選擇（本實(shí)驗(yàn)套件使用30pF）；當(dāng)采用陶瓷諧振器件時(shí)，電容要適當(dāng)?shù)卦龃笠恍?，?0 50pF 之間。通常選取33pF 的陶瓷電容就可以了。具體電路如下：（3）EA/VPP（31腳）的功能和接法51 單片機(jī)的EA/VPP（31 腳） 是內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器的選擇管腳。當(dāng)EA 保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA 保持低電平時(shí)，則不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，只訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。對(duì)于現(xiàn)今的絕大部分單片機(jī)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲(chǔ)器，而是直接使用內(nèi)部的存儲(chǔ)器。 在本實(shí)驗(yàn)套件中，EA 管腳接到了VCC 上，只使用內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器。（4）鍵盤輸入電路在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖1所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。由于本次實(shí)驗(yàn)是制作簡(jiǎn)易計(jì)算器，按鍵需求較多，所以輸入設(shè)備選擇為一個(gè)矩陣鍵盤，具體電路設(shè)計(jì)如下：（5）數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。本次課程設(shè)計(jì)采用共陰數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，驅(qū)動(dòng)芯片采用3態(tài)8位緩沖器芯片，具體型號(hào)為SN74LS244N，位選采用4個(gè)NPN三極管驅(qū)動(dòng),具體型號(hào)為S9013，具體電路如下：四、軟件設(shè)計(jì)1 程序內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)的程序包括：主程序（實(shí)現(xiàn)乘法，加法，科學(xué)計(jì)算等），延時(shí)子程序，鍵盤掃描子程序，數(shù)碼管顯示子程序。2 C語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄五、Protues仿真具體仿真圖如下：需要說(shuō)明的是，本次仿真主要檢驗(yàn)程序是否正確，所以省去了復(fù)位電路，晶振電路，電源電路等。因?yàn)樵诜抡嬷羞@些電路沒(méi)有不會(huì)影響程序的運(yùn)行。這樣可以節(jié)省時(shí)間，避免做些無(wú)用功，同時(shí)電路看起來(lái)更簡(jiǎn)潔，更易理解，把最關(guān)鍵的與程序有關(guān)的電路連接凸顯出來(lái)。六、設(shè)計(jì)總結(jié)在本次課程設(shè)計(jì)中我體會(huì)最深刻的就是“理想是豐滿的，現(xiàn)實(shí)是殘酷的”。平常在學(xué)習(xí)中，我們只學(xué)習(xí)了書(shū)本上理論的知識(shí)，知道原理。具體做起實(shí)物來(lái)問(wèn)題百出！在這次實(shí)驗(yàn)中，困擾我很深的是數(shù)碼管的顯示問(wèn)題，一直想用三極管來(lái)進(jìn)行位選，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，但是電路連接好后三極管基極只要給一點(diǎn)電壓（大約超過(guò)0.7V左右），集電極和發(fā)射極就導(dǎo)通，從而導(dǎo)致數(shù)碼管一直導(dǎo)通，顯示出數(shù)字8，不受程序控制。剛出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，我一直沒(méi)找出是軟件還是硬件問(wèn)題。直到用萬(wàn)用表測(cè)出基極電壓才找出問(wèn)題。但是我換了基極電阻的大小，最后還是沒(méi)有沒(méi)有解決問(wèn)題。最后我改變了硬件電路連接，決定直接把位選接到P2口，這樣雖然亮度沒(méi)有原來(lái)的強(qiáng)，但是由于有驅(qū)動(dòng)芯片，亮度還是比較滿意，可以滿足要求。這樣就解決了之前的問(wèn)題。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，還遇到了其他的小問(wèn)題，在這里不一一贅述了。這次課程設(shè)計(jì)題目看起來(lái)簡(jiǎn)單，但還是從中學(xué)到了些有用的東西。尤其要感謝老師的嚴(yán)格要求，這樣加強(qiáng)了我把這次課程設(shè)計(jì)做好的動(dòng)力。七、附錄1 C語(yǔ)言程序：#include /52系列單片機(jī)頭文件#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define cheng0#define jia1#define kaifang 2sbit wei1=P30; /定義4個(gè)位選端口sbit wei2=P31;sbit wei3=P32;sbit wei4=P33; uchar code table= /數(shù)碼管編碼0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void delayms(uint);void display(uint shi);uchar keyboard();uchar key_ok=0;uchar num_key=0;/按鍵號(hào) uchar count=0;/按鍵有效標(biāo)識(shí) void main()uint a=0,num1=0,num2=0,num3=0,num_count=1;char fuhao=0;/while(1)display(456);while(1) a=keyboard();if(key_ok=1)key_ok=0;if(count=1&a10)if(num_count=1)num1=a*1;else num2=a*1;if(num_count=3) num_count=1;else if(a10)if(num_count=1) num1=num1*10+a;else num2=num2*10+a;if(a=11)count=0;fuhao=cheng;if(num_count=3)num1=num3;num_count=2;else if(a=12)count=0;fuhao=jia;if(num_count=3)num1=num3;num_count=2;else if(a=13)count=0;fuhao=kaifang;if(num_count=3)num1=num3; if(fuhao=kaifang)num3=sqrt(num1);num1=0;num2=0;num_count=3;else 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unsigned char num_key=0;/按鍵號(hào) unsigned char temp=0;/讀取P2口線數(shù)據(jù) static unsigned char temp_code=0;/用于保存按鍵值 static unsigned char temp_circle=0xFE;/保存P2線上的循環(huán)掃描值 static unsigned char num_check=0;/低電平計(jì)數(shù) static unsigned char key_flag=0;/按鍵有效標(biāo)識(shí) P2=temp_circle;/0xFX temp=P2;/讀取P2口線數(shù)據(jù) if(temp!=temp_circle)/有按鍵動(dòng)作 num_check+;/低電平計(jì)數(shù)|逢低電平加1 if(num_check=5)/連續(xù)10次(10ms)低電平有效 key_flag=1;/按鍵有效標(biāo)識(shí)置1 temp_code=temp;/保存按鍵值 else/松手OR無(wú)按鍵動(dòng)作,此時(shí)應(yīng)該改變掃描線 num_check=0; if(key_flag=1)/按鍵有效判斷 key_flag=0; count+;key_ok=1; switch(temp_code)/讀取按鍵號(hào) /P20線 case 0xEE: num_key=4; break; case 0xDE: num_key=3; break; case 0xBE: num_key=2; break; case 0x7E: num_key=1; break; /P21線 case 0xED: num_key=8; break; case 0xDD: num_key=7; break; case 0xBD: num_key=6; break; case 0x7D: num_key=5; break; /P22線 case 0xEB: num_key=12; break; case 0xDB: num_key=11; break; case 0xBB: num_key=0; break; case 0x7B: num_k