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1、 . . . 单片机课程设计报告十进制加法计算器设计 学院：物理与微电子科学学院 班级：- XX：- 学号：- / 目录1、摘 要-22、设计任务和要求-23、单片机简要原理-3 3.1 AT89C51的介绍-3 3.2 单片机最小系统-8 3.3 七段共阳极数码管-9 4、硬件设计-9 4.1 键盘电路的设计-9 4.2 显示电路的设计-115、 软件设计-12 5.1 系统设计-12 5.2 显示与按键设计-146、 系统调试.-226.1系统初始状态的调试-22 6.2键盘输入功能的调试-23 6.3系统运算功能的调试-257、心得体会-26参考文献-29附录 系统硬件电路图-29-1、
2、摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本设计是实现两位数的加减运算的简易计算器，实现键盘输入，由七段LED数码管输出；程序都是根据教材和网络中的程序参考编写而成，在功能上还并不十分完善，限制也较多。本设计重在设计构思，使得我们用专业知识、专业技能分析和解决问题，通过设计使得我们对所学知识彻底巩固。2、设计任务和要求本次课程设计，我选题是单片机十进制加法计算器软设计，设计任务为：设计一键盘显示装置，键盘
3、上除需定义10个十进制数字键外还要相应的功能键，其它键不定义无响应。利用此系统可分别可输入十进制被加数与加数，实现两数相加并将结果以十进制形式显示出来。(扩展:多位10进制数相加) 本课程设计的十进制加法计算器的计算围为0255，计算结果全为整数，计算结果溢出结果不显示。 1、加法：三位加法，计算结果超过255溢出不显示 2、减法：三位减法，计算结果若小于零溢出不显示 3、乘法：三位数乘法 4、除法：整数除法 5、有清零功能3、 单片机简要原理在该课程设计中，主要用到一个AT89C51芯片和串接的共阴数码管。作为该设计的主要部分，下面将对它们的原理与功能做详细介绍和说明。3.1 AT89C51
4、的介绍： 图一 AT89C51外形结构和引脚分布图芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图一所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh 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，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其功能特性描述：AT89C51单片
5、机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片晶振与时钟电路，8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash ROM。P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，P0口被分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。 在Flash 编程时，P0 口接收指令字节
6、，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 P1端口引脚号第二功能： P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入）
7、，时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P2 口：P2 是一个带有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的容。 Flash
8、编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口：P3 口是一组带有部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。 P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能。P3口亦作为AT89C52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 P3端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行
9、输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存
10、储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低
11、电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。引脚使用说明：I/O端口的编程实际上就是根据应用电路的具体功能和要求对I/O寄存器进行编程。具体步骤如下：l. 根据实际电路的要求，选择要使用哪些I/O端口。2. 初始化端口的数据输出寄存器，应避免端口作为输出时的开始阶段出现不确定状态，影响外围电路正常工作。3. 根据外围电路功能，确定PO端口的方向，初始化端口的数据方向寄存器。对于用作输入的端口可以不考虑方向初始化，因为PO的复位缺省值为输入。4. 用作输入的PO管脚，需上拉电阻。5. 最后对I/O端口进行输出(写数据输出寄存器)和输入(读端口)编程，完成对外围电路的相应功能。3.2 单片机最小系统单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。（一） 复位电路 图二 复位电路本设计采用上电与手动复位电路，电阻分别选取100和10K，电容选取10uF，系统一上电，芯片就复位，或者中途按按键也可以进行复位。（二） 晶振电路
