单片机课程设计报告(硬件图、源程序).doc

中原工学院单片机与接口技术课程设计报告 目录一、引言32、 设计任务33、 硬件电路图的设计54、 软件的编写10 1）程序流程图11 2）实验源程序15五、心得体会26六、参考文献27七、附录281、 引言 单片微型计算机简称单片机，又称微控制器(MCU)，它的出现是计算机发展史上的一个重要的里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。本次课设采用的STC89C51单片机是51系列单片机的一种代表，目前51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种单片机之一。单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计的基础课。本次课程设计主要目的是为了更进一步学会使用和了解单片机，增强学生的动手能力，让我们更透彻的将平时所做的实验吃透学懂。2、 设计任务一、所需设备：伟福系列单片机仿真实验箱、PC机及实验指导书二、设计内容题目1：数据采集系统从键盘中任意选出6个键作为系统的功能键和LED数码显示一起组成一个单片机键盘显示系统（小的监控程序），并通过实验箱上的接口芯片实现相应的功能（注：这些硬件电路全在实验箱上，但自己要能设计）。要求设计相应的硬件电路，并画出实现题目要求功能的流程图，编写、调试相应的程序。编程要求：开机后显示班级号（4位），学号（2位）（复位状态），然后通过功能键设置参数，而后运行主程序。6个功能键为：设定加一减一确定运行换位设置参数步骤：复位状态下，按下“设定”键后6位显示的状态为：显示设定值显示参数行号888801四位设定值中的某一位小数点亮（或者整个值闪烁），表示对该位进行设置。用“加一”、“减一”键改变该位的值，用“换位”键改变设置位（由左到右），用“确定”键保存设定的值。本次设计要求能设置四行参数即可，每行参数在09999之间，当连续按“确定”键时，对应的行号（上图）从0104循环变化。按下“运行”键，执行数据采集程序（参考实验箱相应的硬件电路，但要求不同），采集模拟量05V，显示对应的物理量在0000最大值之间变化。5V对应的显示值（最大值）是多少可以在设定时通过某行（四行参数中的一行）参数设置的数值选择确定。三、 硬件电路图的设计实验中主要用STC89C51单片机做处理器，首先的确保一个单片机最小系统，所以首先绘制的是单片机最小系统的电路图，下图是上次做小车时绘制的最小系统电路图： 要用到键盘和六个数码管显示，故需对其接口进行扩展，所用的器件有74HC138与P2口的高四位相连接，进行译码，译码之后和锁存器74LS373所存P0口的位数相与，对数码管的段码和位码进行片选选定，同时也可对键盘的读取接口和数据采集芯片进行片选选通，从而给定一个确定的地址，这样单片机就可以与外接电路进行数据的采集，键盘的判定，及数字的显示等工作。下图为74HC138的连接电路 其中P2.7接138的E3脚，E1和E2都接在低电平上，P2.6/ P2.5 /P2.4分别和138的C /B/ A引脚连接，这样地址片选就可以达到从8000H到FFFF的地址。下图为单片机P0口接74LS373锁存器数码管段码接口和位码接口都用的是74LS374芯片，片选信号由138译码器和74LS373锁存器所给地址决定，键盘的读取用芯片74LS245芯片来扩展，本电路主要是参考平时所作实验，及实验的电路连接来设计的。下图为段码接口，位码接口及键盘读入口的接线电路：键盘及数码管显示电路设计好之后，接下来要设计的就是数据采集系统的电路，由于我选的题目是任务一里的第一个任务，所以数据采集系统使用的的是AD转换，将5V的电压通过电位器的调节，也就是模拟量通过AD0809芯片转换成数字量，在单片机上显示出来。下图即为AD0809与单片机的接口电路： AD0809其中D0D7与P0口相接，由P0口的数据选择哪一路的输入，EOC与单片机P3.2口相连接，转换完后产生中断延时让其显示，片选线由138的Y1输出口和单片机的读口即P3.7经过一个或非门相连。这样0809的地址即为9000H,由P0口给定的值决定是IN口口的输入，试验箱上只有两个输入口，我在编程时选定IN0口输入，IN0口接一个连了五伏电压的电位器。4、 软件的编写软件所要实现的功能：1、开机后显示班级、学号 10-2 12 ；2、用的是实验箱键盘最后一排的六个键，依次为：“设定” “加一 减一 换位” ”确定“ ”运行“；3、按“设定”键，默认第一位闪烁，此时按“加一”和“减一”键可以调整数值；4、设定完一位后，按“换位”键可以对下一位进行设定；5、四位都设定完之后，按“确定”键，去闪烁，并将参数01下设定的值保存；6、再按下“确定”键，跳至参数02，此时可以依照步骤3对其进行设置；7、参数01、02、03、04设定好之后，可以按“确定”键对设定的值查询；8、在不同的参数下，按下“运行”键可以将以该设定值最大值，0为最小值的AD转换结果显示到前四位数码管上。 明确软件所要达到的目的之后，首先得先清楚试验中数码管和键盘的读入地址和数码管的位码地址，为编程序确定键值及参数会起到一个直接的作用，只有清楚这些了才能随心所欲的设定没一个功能键的位置。（1） 程序流程图 流程图是一个程序的主干，也就是说程序是建立在一个流程图的主体框架之上的，有流程图程序才可以有条理的进行编写.下面为实验程序的流程图开始是运行键按下，调用AD转换子程序设置显示缓冲区，及各参数对应的参数缓冲区调用显示1，显示班级学号通过参数的系数，确定是哪个参数下设置的最大值将AD转换值通过和相对参数下设置的最大值进行比较，通过计算乘以相应的运算数，送入相应缓冲区调用键盘检测子程序右键按下？否？N判是运行键？调用显示子程序2，将数值显示,Y N根据R5里相应的值确定是设置键还是确定键不是运行键根据R5里相应的值确定是设置键还是确定键调用不同子程序 是设置键，由参数得出显示缓冲区，第一位闪烁，调用显示子程序2调键盘检测，判断是换位键还是功能加减键是减键，直接到S22处，进行减1，送缓冲，调显示2是加键，直接跳到S11处，进行加1，送缓冲，调显示2是换位键，进行换位，送缓存，调显示2 跳转到键盘的判断 是运行键 调用AD转换 判断在哪个系数设置下惊醒的AD转换将AD转换的数字量与设置的数进行计算，分离出千位百位个位，通过比较将AD转换的最大值255转换为在相应参数下所设置的数，通过误差分析，加减相应的数字，已达到和设置数相近的值 将分离的四位数送缓存，调显示2跳转到键盘的判断 是确定键是第一次按下还是连续按下跳转到键盘的判断连续按下，依次改变参数，从1-4，循环改变 送缓存调显示2第一次按下，显示参数1，闪存停止闪烁，调显示2跳转到键盘的判断（2）实验源程序 WEI EQU 08002H ;位DUAN EQU 08004H ;段IN EQU 08001H ;键盘读入口CS0809 EQU 09000HLEDBUF EQU 30H ;显示缓冲区CANSHU EQU 51H ;参数1234ORG 0000H LJMP START ORG 0020HSTART:MOV 25H,#00H MOV LEDBUF,#01H ;班级、学号的序码 MOV LEDBUF+1,#00H MOV LEDBUF+2,#012H MOV LEDBUF+3,#02H MOV LEDBUF+4,#01H MOV LEDBUF+5,#02H MOV 36H,#00H MOV 40H,#00H ;参数1缓冲区 MOV 41H,#00H MOV 42H,#00H MOV 43H,#00H MOV 44H,#00H ;参数2缓冲区 MOV 45H,#00H MOV 46H,#00H MOV 47H,#00HMOV 48H,#00H ;参数3下缓冲区 MOV 49H,#00H MOV 4AH,#00H MOV 4BH,#00H MOV 4CH,#00H ;参数4下缓冲区 MOV 4DH,#00H MOV 4EH,#00H MOV 4FH,#00H MOV 50H,#00H MOV CANSHU,#01H ;参数L2:MOV R0,#LEDBUF ;显示班级、学号 LCALL DISPLAYLED1 ;显示子程序，R0为参数 LCALL TESTKEY ;判断“有效键”是否按下？ JNB 20H.0,L2 ;没有键按下，则继续显示班级、学号L3:MOV 25H,#00H MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ;将参数首地址存入R0 MOV R0,A ;第一次有键按下默认显示参数1下设定的值，即：显示从40H单元开始的内容 LCALL DISPLAYLED2 ;调用设定参数显示子程序 LCALL TESTKEY ;检测是否有键按下 JNB 20H.0,L3 ;没有键按下，则继续显示参数1下设定的值 LCALL PAZ ;有键按下，则判断运行键是否按下 CJNE R5,#05H,QD1 LJMP SD ;R5=5QD1:LJMP S44 SD:SETB 20H.1 MOV 36H,#00H MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ;通过参数来选择设定值的缓冲区 ADD A,36H MOV R0,A MOV 90H,R0 ;将闪值保存至90H单元 H1:MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ADD A,36H MOV R0,A ;R0指向闪烁寄存字节处 JB 20H.1,S1 MOV R0,#10H SETB 20H.1 LJMP DS1 S1:MOV R0,90H ;将闪烁字节的值显示出来 CLR 20H.1 DS1:MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH MOV R0,A ;R0指向显示首区 LCALL DISPLAYLED2 LCALL TESTKEY JNB 20H.0,H1 LCALL PAZ CJNE R5,#02H,S11 ;换位 MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ADD A,36H MOV R0,A MOV R0,90H INC 36HHW1:MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ADD A,36H MOV R0,A MOV 90H,R0 MOV A,36H CJNE A,#04H,H1 MOV 36H,#00H LJMP HW1S11:CJNE R5,#04H,S22 ;加1 INC 70H ;闪烁值加1 MOV A,90H CJNE A,#0AH,H1 MOV 90H,#00H LJMP H1S22:CJNE R5,#03H,S33 ;减1 DEC 70H ;闪烁值减1 MOV A,70H CJNE A,#0FFH,H2 MOV 90H,#09H H2:LJMP H1S33:CJNE R5,#01H,H2 ;确定1（去掉闪烁，并将该参数下的设定值保存到对应的缓冲区） MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH ADD A,36H MOV R0,A MOV R0,90H LJMP L3S44:CJNE R5,#01H,W1 ;确定2（将参数加1，并将该参数下的设定值显示到数码管上） INC CANSHU ;参数加1，指向下一个参数 MOV A,CANSHU CJNE A,#05H,L22 MOV CANSHU,#01H LJMP L3 W1:CJNE R5,#00H,L22 YX:LCALL AD ;采集（调用AD转换子程序，获得AD值） LCALL TESTKEY JB 20H.0,L22 LJMP YX ;运行L22:LJMP L3;判断有效按键子程序TESTKEY:MOV DPTR,#WEI MOV A,#00H MOVX DPTR,A ;6条列线全置0 MOV DPTR,#IN MOVX A,DPTR ;读入键状态（哪一排有键按下，则对应的位为：0） ANL A,#01H ;若是最后一排有键按下，则ANL之后A=0，否则A=1 CJNE A,#01,B1 ;判断按下的是否是最后一排的键（有效按键）？ CLR 20H.0 ;A=1，则最后一排没有键按下，将20H.0清0 LJMP FH B1:SETB 20H.0 ;A=0，则最后一排有键按下，将20H.0置1 FH:RET;判断键位，通过R5返回，运行-00H,确定-01H，换位-02H,减1-03H,加1-04H,设定-05H PAZ:MOV R4,#0FEH ;1111 1110B MOV R5,#0FFH ;1111 1111BNEXT:MOV DPTR,#WEI MOV A,R4 MOVX DPTR,A ;只将第6列置0 MOV DPTR,#IN MOVX A,DPTR ;读入键状态 ANL A,#01H ;若“运行”键按下，则ANL之后A=0； CJNE A,#01H,QDZ ;判断“运行”键是否按下？（依次判断最后一排的键） MOV A,R4 RL A ;否，则左移一位 MOV R4,A INC R5 ;执行后，R5=00H LJMP NEXT QDZ:INC R5 ;按下“运行”键，则跳至此处，执行后，R5=00H MOV LEDBUF,R5 ;若前面没有按“运行”键，则R5=01H;有，则R5=00HLOOP:LCALL TESTKEY JB 20H.0,LOOP ;有键按，则循环检测按键 RET;显示1子程序（班级、学号）DISPLAYLED1:MOV R2,#20H ;选通第1位数码管 MOV R3,#06H ;6位数码管显示，控制循环6次 L1:MOV DPTR,#WEI MOV A,R2 MOVX DPTR,A RR A ;右移一位，选通下一位数码管 MOV R2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#LEDTAB MOVC A,A+DPTR ;由序码求段码 MOV DPTR,#DUAN MOVX DPTR,A ;输出段码 LCALL DELAY ;调用延时 INC R0 ;指向下一个要显示的段码 DJNZ R3,L1 RET;显示2子程序（设定值和参数）DISPLAYLED2:MOV R2,#20H ;选通第1位数码管 SETB 21H.0 ;将21H.0置1 MOV R3,#06H ;6位数码管显示，控制循环6次 L12:MOV DPTR,#WEI MOV A,R2 MOVX DPTR,A RR A ;右移一位，选通下一位数码管 MOV R2,A CJNE A,#02H,L44 ;没选通第五位数码管（0000 0010B），则跳转，正常显示 CLR 21H.0 ;选通了第五位数码管，则将21H.0清0 L44:MOV A,R0 MOV DPTR,#LEDTAB MOVC A,A+DPTR ;由序码求段码 MOV DPTR,#DUAN MOVX DPTR,A ;输出段码 LCALL DELAY ;调用延时 JB 21H.0,H11 ;21H.0等于1，即没选通第五位数码管，则跳转 MOV R0,#4FH ;选通了第五位数码管，则给R0初始地址4FH SETB 21H.0 H11:INC R0 ;（50H）=00H，第五位数码管显示“0”;（51H）=01H，第六位数码管显示“1” DJNZ R3,L12 ;直到六位数码管都显示一遍，返回 RET;AD转换子程序AD:LCALL PXS ;调系数 MOV DPTR,#CS0809 ;采集 MOV A,#00H MOVX DPTR,A JNB P3.2,$ ：利用ADC0809的EOC信号触发中断INT0（P3.2口） MOVX A,DPTR LCALL ZHUANHUAN MOV R0,#60H LCALL DISPLAYLED2 MOV P1,#80H RET;判系数子程序 PXS:MOV A,CANSHU MOV B,#04H MUL AB ADD A,#3CH MOV R0,A MOV R1,A MOV A,R0 SWAP A INC R0 ADD A,R0 MOV 53H,A INC R0 MOV A,R0 SWAP A INC R0 ADD A,R0 MOV 54H,A MOV A,53H ANL A,#0F0H CJNE A,#00,DYYQ MOV 25H,#01H INC R1 MOV A,R1 SWAP A INC R1 ADD A,R1 MOV 53H,A INC R1 MOV A,R1 SWAP A ADD A,#00 MOV 54H,A DYYQ:MOV 57H,#02H MOV 58H,#55H MOV 55H,#00H MOV 56H,#00H MOV 22H,#00H MOV R0,#0FFHLOOP5:INC R0 CLR C MOV A,56H ADD A,58H DA A MOV 56H,A MOV A,55H ADDC A,57H DA A MOV 55H,A CLR C MOV A,56H SUBB A,54H MOV 22H.0,C MOV A,55H SUBB A,53H MOV 22H.1,C MOV R2,22H CJNE R2,#00,NEXT5 MOV A,56H CJNE A,54H,NEXT5 INC R0NEXT5:MOV C,22H.1 JC LOOP5 MOV 22H,#00H CLR C MOV B,R0 RET;转换子程序ZHUANHUAN:MUL AB MOV 6AH,B MOV 6BH,A MOV 6CH,#03H MOV 6DH,#0E8H MOV R0,#0FFH LOOP1:INC R0 ;判定千位 MOV A,6BH MOV 2BH,6BH SUBB A,6DH MOV 6BH,A MOV A,6AH MOV 2AH,6AH SUBB A,6CH MOV 6AH,A NEXT1:JNC LOOP1 MOV 60H,R0 MOV 6AH,2AH MOV 6BH,2BH MOV 22H,#00H ;判定百位 CLR C MOV 6CH,#00H MOV 6DH,#64H MOV R0,#0FFH LOOP2:INC R0 MOV A,6AH CJNE A,#00H,BW1 MOV A,6BH MOV 2BH,6BH SUBB A,6DH MOV 6BH,A LJMP NEXT2 BW1:MOV A,6BH SUBB A,6DH MOV 6BH,A MOV A,6AH SUBB A,6CH MOV 6AH,A LJMP LOOP2 NEXT2:JNC LOOP2 MOV 61H,R0 MOV 6BH,2BH MOV 22H,#00H ;判定十位 CLR C MOV 6DH,#0AH MOV R0,#0FFH LOOP3:INC R0 MOV A,6BH MOV 2BH,6BH SUBB A,6DH MOV 6BH,A NEXT3:JNC LOOP3 MOV 62H,R0 MOV 63H,2BH MOV A,25H CJNE A,#01H,TZ1 MOV 63H,62H MOV 62H,61H MOV 61H,60H MOV 60H,#00H TZ1:RET;延时子程序DELAY:MOV R6,#06 D1:MOV R7,#210 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET ;显示字形LEDTAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ;01234 DB 6DH,7DH,07H,7FH,67H ;56789 DB 77H,7CH,39H,5EH,79H ;ABCDE DB 71H,00H,76H,40H ;F灭H - END五、心得体会对于这次课设，总体感觉还可以，比上学期参加培训时学习单片机的效果好多了，上学期就在张老师的带领下在周末进行电子设计大赛培训，总结一下上学期的收获就是认识了结了单片机。这学期通过五月份的