单片机原理及系统课程设计.doc

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。 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keil C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. 使用keil C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。 设计方案及原理 1.1 系统分析 1.总体设计计算器以 AT89S5 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。框图设计 输入 输出 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。 AT89S5 单片机引脚。 单片机 C 语言及程序设计。 调用 调用 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 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 2.1 AT89c51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—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）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