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1、河北工程大学科信学院课程设计说明书（2012 /2013 学年第 二 学期）课程名称 ：单片机原理及应用 题 目 ：九九乘法表判断器 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 设计周数 ： 2 周 设计成绩 ： 2013 年 6 月 26 日目录一 课程设计任务及目的-21.1 课程设计任务 -21.2 课程设计目的 -2二 课程设计 -32.1 硬件设计 -32.1.1 硬件方案设计-32.1.2 单元电路设计-52.2.3 系统调试 -82.2 软件设计 -92.2.1 系统分析-92.2.2 系统设计-102.2.3 系统实施-18三 课程设计总结 -18四 参考文献 -19 一. 课程设
2、计任务及目的1.1 课程设计任务技术要求：以 MCS-51 单片机为核心，设计出一个九九乘法表判断器。2 个数码管显示输入答案；一个数字加 1 循环按键，一个乘按键，一个输入答案按键，一个清零按键。若输入正确，蜂鸣器鸣响 2 秒；答案错误，则清零重新输入。主要任务：a、确定总体设计法案；b、设计键盘输入电路；c、设计显示电路；d、编写系统程序；e、利用 Protel 设计硬件电路原理图和 PCB 图；f、软硬件联机调试。1.2 课程设计目的（1） 通过九九乘法表判断器的设计，掌握数码管动态显示的原理；（2） 通过单片机课程设计，熟练掌握软件编程的方法，将理论知识联系到实践中去，提高我们的动脑动
3、手能力；（3） 完成系统的硬件设计、软件设计、仿真调试，学会将硬件知识和软件知识结合起来，使两者相互补充，共同实现一个系统的功能；（4） 通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握单片机的基本应用方法。通过实验熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构。掌握程序设计和单片机基本接口电路的设计、应用方法，做到理论联系实际二、课程设计2.1 硬件设计2.1.1 总体设计方案（电路原理图如下）系统组成：该系统由单片机基本电路、数码管显示电路，按键输入电路以及蜂鸣器电路组成。其中单片机基本电路已在课程设计专用单片机基本电路给出。系统工作原理：（如图）键盘输入单片机数码管显示 蜂鸣器系统通过键盘输入模块向单
4、片机输入数据，经过单片机的计算按条件再向数码管显示模块和蜂鸣器输出指令，使之执行相应的动作。各个模块的工作原理将在下文做具体介绍。2.1.2 单元电路设计（一）单片机基本系统1、电路说明课程设计配发的小电路板（ISP-MCU Basic circuit）电路原理图见下图。该板作为课程设计的核心电路板使用，板上有单片机及附属电路，RS-232 通信驱动电路，高低电平测试电路等。课程设计电路中需要的其他电路在此基础上扩展，通过插孔连接。扩展电路在万用板上制作。2、器件安装PCB 板上画成熔断器的器件“ W1W4”安装导线短接，最先安装。然后依次安装电阻、插孔座、DIP 插座、发光二极管、瓷片电容、
5、独石电容、电解电容、按钮，最后安装接线端子和 DB9 插座。注意所有插座、插孔座、按钮及接线端子一定要安装牢靠。晶体谐振器处安装插孔座，以便更换晶振。3、使用说明基本电路板上的单片机使用宏晶公司支持串口下载程序（ISP）的单片机，如STC90C52AD。单片机的技术资料和用于下载程序的软件可从宏晶公司网站上下载，也可向指导老师所要。需要阅读理解单片机资料中“在系统可编程使用” ，用到模数转换功能的组还要阅读“A/D 转换寄存器及应用” 。调试程序时建议充分利用程序下载方便的有利条件，先编一些短小的程序验证硬件电路的正确性和使用方法的正确性。完整程序复杂时建议使用单片机仿真软件帮助排除错误。也可
6、利用下载软件自带的串口工具帮助调试，通过单片机把运行状态和重要数据送到 PC 机。扩展电路尽量不要再使用 P3.0 和 P3.1 口，必须使用时可作为单片机的输出口使用。（二）按键输入单元设计1、电路说明按键输入单元的电路图如图。该单元作为系统的输入，采用了四个独立按键，分别为数字加一循环按键 K1（接P1.0 口） 、乘按键 K2（接P1.1 口） 、答案输入按键K3（接 P1.2 键） 、清零按键K4 按键（接 P1.3 口） 。当按键按下，电源与地短路，使单片机端口电平被拉低，从而检测出一个输入。各个接口通过插针与单片机相连。标识符 器件名称 规格型号 数量 标识符 器件名称 规格型号
7、数量U1 单片机 STC90C52AD 1 C11 C12 瓷片电容 22p 或 30p 2U2 RS232 驱动 MAX232 1 C13-C17 独石电容 0.22uF(224) 5C1 C2 电解电容 1.0uF / 50V 2J1-J4, CRYLsts Hsts接线插孔座 排母86针 C3 C4 C0 电解电容 10uF / 50V 3CRY 晶体谐振器 6MHz 1 C5-C8 电解电容 47uF(22uF) 4High,Low,PS 发光二极管 3 3 JPS 接线端子 电源用 1R1 金属膜电阻 200 1 RST 按钮小（0.20.3）1R0 金属膜电阻 6.8K 1 JDB
8、 DB9 插座 DB9 针形座 1R2 R3 R4 金属膜电阻 3.3K 3 U1 DIP 插座 DIP40 1R9 金属膜电阻 1M 1 U2 DIP 插座 DIP16 12、器件安装按钮顺向相对引脚为一对，每个钮有两对引脚，安装的时候要注意将同极性的两个引脚接到一起，以提高可靠性。上拉电阻为 10K。（三）数码管显示单元1、电路说明数码管显示单元的电路原理图如图。该单元作为系统的输出显示，采用两个共阳极数码管动态显示。两数码管段选信号引脚并联通过 0.33K 的限流电阻接到单片机的 P2 口，从 P2.0 到 P2.7 一次接数码管的 adp 脚。由于采用了共阳极的数码管，因此不需要驱动芯
9、片来驱动数码管显示，只需单片机引脚给出低电平相应断即可点亮。两个数码管的片选端分别接两个 PNP 型三级管的集电极，三级管的射极接电源，基极接单片机 P1.5、P1.6 端。该三极管起到了控制以及放大电流的作用，使得单片机可以通过给相应端口送低电平而使数码管点亮。2.器件安装通过查询得到数码管的引脚排序，找出响应的引脚。在单片机端口外接 0.33K 的限流电阻，以防止电流过大损坏数码管。两个数码管的片选端分别接两个 PNP 型三级管的集电极，三级管的射极接电源，基极接单片机。注意数码管、三极管的引脚不能接错。（三）蜂鸣器输出单元1.电路说明蜂鸣器输出单元的电路图如图。该单元作为系统的输出，在计
10、算结果正确时鸣响。蜂鸣器通过一个 PNP 型三极管与电源和单片机 P1.4 口相连。三极管的放大作用避免了蜂鸣器驱动电流的不足，也使得单片机可以通过给 P1.4 口低电平使蜂鸣器鸣响。2.器件安装注意三级管的极性，以及限流电阻的接法。（四）附加电路器件表标识符 器件名 规格型号 数量R4R7 电阻 10k 4R8R17 电阻 033k 10Q1Q3 PNP 型三级管 9012 3LS0 蜂鸣器 12.1.3 系统调试在焊接完毕附加电路以后，可通过肉眼做初步的观察，看是否存在虚焊、漏焊等明显缺陷，确认没有以后，可以通电对蜂鸣器单元、数码管显示单元进行调试：将蜂鸣器的使能端接到 5V电源负极，正常
11、鸣响则该单元合格。再将每个数码管的使能端和段选端接到电源负极，如果每段都正常点亮则该单元合格。若某单元不正常，则需找出错误改正后在调试，直到合格为止。对于按键单元则可以通过万用表测其通态与断态的电阻来确定其实否合格。合格时，通态电阻接近0，断态电阻接近无穷。至此，硬件电路设计完毕。GNDVccN开始初始化K2（乘）按键功能子程序K4（清零）按键子程序乘数输入子程序答案输入子程序K3 是否按下K4 是否按下K3（答案输入）按键功能子程序K2 键是否按下YYN YYN Y2.2 软件设计2.2. 1 系统分析该系统为一个九九乘法表判断器，故需要有乘数及答案的输入。在硬件电路中设置了 4 个按键，K
12、1、K2、K3、K4 分别作为数字加一循环、乘、答案输入、清零按键。两个数码管显示输入的数字。而蜂鸣器则在答案正确的时候作提示用。在按方面，由于只有一个数字循环键，所以，将乘按键和答案输入键设置为多功能按键。在第一次按下 K2 时再按 K1 则可输入第一个乘数，第二次按下 K2 键的时候按 K1 键可以输入第二个乘数。在 K3 第一次按下后，按 K1 输入答案的十位数，K3 第二次按下后输入答案的个位数， K3 第三次按下则判断并显示结果：正确则蜂鸣 2 秒，错误则清零重来。这样就减少了 K1 键的按键次数。同时，在乘数没有输入完毕，即 K2 键按下少于 2 次时，答案输入按键是无效的；在输入答案时，K2 是无效的。这样避免了误操作。在此技术要求下，程序流程图如下：2.2.2 系统设计（C 语言编写）根据系统流程图编写系统程序如下：#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit inckey = P10; /定义按键及数码管位选信号端口sbit mulkey = P11;sbit answerkey = P12;sbit clrkey = P13;sbit buzzer = P14;sbit dsp_ten = P15;sbit dsp_one =
