1、单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 1 页 共 13 页 目录目录 一、 设计要求 2 1、 设计目的 2 2、 设计任务 2 二、 设计原理及框图 2 1、 设计原理 2 2、 设计框图 3 三、 器件说明 4 1、 设计所用器件清单 4 2、 引脚排列图或功能表 4 四、 设计过程 6 1、存储单元分配. 6 2、主程序设计. 6 3、数码管显示数据转换子程序. 6 4、数码管动态显示子程序. 7 五、 综合逻辑电路图 7 六、 仿真调试过程 8 七、 设计体会及收获 8 八、 参考文献 9 九、 附录 10 单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 2 页 共 13 页 一
2、、一、 设计要求设计要求 1、 设计目的设计目的 通过本次课程设计，运用AT89S51 系列单片微型计算机及其应用所学知 识及查阅相关资料，完成简易计算器的设计，达到理论知识与实践更好结合、提 高综合运用所学知识和设计能力的目的。 通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于 AT89S51 单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 2、 设计任务设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1）简要说明数码管动态显示和矩阵键盘基本原理； 2）掌握 51 单片机的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 3）了解单片机数据转换功能及工作过程； 4
3、）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定； 5）用 protues 软件完成原理电路的绘制； 二、二、 设计原理及框图设计原理及框图 1、 设计原理设计原理 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。 单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中 央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部 设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 本次设计主要包含四个模块的电路，分别是显示电路、按键电路、最小系统 和复位电路。 通过对键盘输入的循环扫描
4、来获取输入值， 在单片机内部进行计算， 最后将结果显示在数码管上。 单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 3 页 共 13 页 2、 设计框图设计框图 存入内存单元 Y 将第一次输入的数字10 +第二次输入的数字 Y N 是否是数字键 扫描键盘 有输入则计算键值 计算结果并送内存单元 调用显示子程序显示结果 是否是清零 Y N 等待输入等号 开始 是否第一次输入数 字 N 单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 4 页 共 13 页 三、三、 器件说明器件说明 1、 设计所用器件清单设计所用器件清单 器件名称 数量 AT89C51 1 计算器键盘 1 10K 电阻 5 电容 22
5、uF 2 共阳数码管 1 晶振 12MHz 1 2、 引脚排列图或功能表引脚排列图或功能表 1) AT89S51 引脚图 当单片机工作于内部时钟模式的时候，只需在 XTAL1 和 XTAL2 引脚连接 一个晶体振荡器或者陶瓷振荡器，并接两个电容后接地即可，在使用时对于电容 的选择有一定的要求： 当外接晶体振荡器的时候， 电容值一般选择C1=C2=30+10pF 或30-10pF； 当外接陶瓷振荡器的时候， 电容值一般选择C1=C2=40+10pF 或40-10pF； 单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 5 页 共 13 页 2) 计算器键盘引脚及内部构造 计算器输入数字和其他功能按键
6、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 44 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。 矩阵键盘的工作原理： 计算器的键盘布局 如图 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。 3) 共阳数码管引脚图 单片机系统设计单片机系统设计计算器计算器 第 6 页 共 13 页 四、四、 设计过程设计过程 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） 、
