基于msc51单片机实现的四位4乘4矩阵键盘计算器的C语言程序及其PROTUES电路和仿真课程设计报告.docVIP

单片机原理及接口技术 课程设计报告 设计题目： 计算器设计 信息与电气工程学院 二零一三年七月计算器设计 单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专用的硬件和软件。 近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。 注：这一部分主要描述题目的背景和意义，对设计所采取的主要方法做一下简要描述。字数不要太多，300-500字。 另注：本文要当做模板使用，不要随意更改字体、字号、行间距等，学会使用格式刷。文中给出的各项内容都要在大家的报告中体现，可采用填空的方式使用本模板。 1. 设计任务 结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个计算器。该系统应满足的功能要求为： (1) 实现简单的四位十进制数字的四则运算； (2) 按键输入数字，运算法则； (3) LED数码管移位显示每次输入的数据和运算结果； (4) 当运算结果超出范围时实现报错。 主要硬件设备：AT89C51单片机、LED数码管、矩阵键盘。 注：这一部分需要写明系统功能需求，用到的主要硬件（参考实验箱的说明书）。 2. 整体方案设计 计算器以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的I/O功能和计算速度，构成整个计算器。通过矩阵键盘输入运算数据和符号，送入单片机进行数据处理。经单片机运算后判断是否超出要求的运算范围，控制LED数码管的输出原理图如图2-1所示。 图2-1 基于单片机的变频调速恒压供水系统原理图 本系统硬件主要由矩阵键盘、I/O输入输出、显示系统……等几部分组成。各模块的主要功能如下： (1)矩阵键盘将十六进制编码的数字传入单片机。 (2) 单片机扫描键盘信号并接收，对输入的键盘信号进行处理 (3) LED以动态扫描的方式移位显示每次输入的数据和最后的运算结果。 系统的整体设计方案设计图如图2-2所示。 图2-2 系统的整体方案设计图 注：文中出现的所有框图、流程图都要用VISIO画，不允许从文档中裁剪然后粘贴。要注意图的格式，图中的文字大小不要大于正文，图题用五号宋体，居中。 3. 系统硬件电路设计 3.1 时钟电路 本设计采用外部时钟方式，使用外部振荡器产生脉冲信号，采用12MHz的石英晶体振荡器，结构如图3-1。 图3-1 时钟电路和复位电路 3.2 复位电路 本设计采用按键手动电平复位电路，通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现，结构如图3-1。 3.3 数码管显示电路 本设计所用数码管显示电路采用4位红色共阴极数码管接上拉电阻实现，其结构如图3-2。 图3-2数码管显示电路 3.4 键盘输入电路 本设计采用4*4矩阵键盘实现数据和运算法则的输入。按键设置在行、列线的交点上，行列线分别连接的按键开关的两端，并通过上来电阻街道+5V上。无按键按下时，行、列线均处于高电平，当有按键按下是，相对应的行和列电平为低电平。此特点也用于单片机I/O口对矩阵键盘的扫描。 矩阵键盘和单片机的连接如图3-2所示。 图3-2 矩阵键盘与单片机的连接图 注：以上各部分按照电路功能模块化介绍器件选型、器件特性、电路设计思路、电路功能等，要注意与第2小节中的整体方案设计图相对应。文中出现的电路原理图同样不能从资料中裁剪，可从自己设计的Proteus图中拷贝。 4. 系统程序设计 4.1 主程序流程图 单片机控制I/O口循环扫描键盘状态，当检测到有按键按下时，将按键信号输入单片机，处理并输出显示，若无按键按下，则保持前一个数据的显示状态。 系统主程序流程图如图4-1所示。 图4-1 主程序流程图 4.2 键盘扫描子程序流程图 先检测是否有按键按下，当有按键按下时，逐行检测每一行的列状态，将准确的键盘信号输入单片机。 …… 键盘扫描流程图如图4-2所示。 图4-2 键盘扫描流程图 4.3 按键处理输出显示子程序流程图 输出的子程序包括运算数的输出和结果输出，当有数字键按下，之前的数字左移一位，必威体育精装版按下的数字显示在第一位，当有符号键按下，屏幕清零，当有等号键按下，判断运算结果是否符合要求，若符合要求，输出结果，不符合要求，输出报错提示。 输出显示子程序流程图如图4-3所示。 图4-3按键处理显示输出子程序流程图 5. 系统调试 这一部分分为Proteus软件仿真调试和硬