河北工程大学单片机课设求均值计算器

1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）课程名称 ： 单片机应用课程设计 题 目 ： 求均值计算器 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 两 周 设计成绩 ： 2012 年 6月 21日目 录一、课程设计目的二、课程设计正文2.1、设计所需器材2.2、设计任务和要求2.3、设计方案2.3.1、硬件设计1.STC90C52AD说明2.数码管说明 3.晶体振荡电路设计4.CD4511驱动电路设计5.数码管和位选设计6.复位设计7.矩阵键盘设计2.3.2、软件设计1.主程序流程图2.显示程序流程图3.按键扫描程序流程图4.系统程序2.3.3、软硬

2、件调试三、课程设计总结四、参考文献附录一、系统原理图附录二、系统PCB图附录三、课程设计评语及成绩 一、课程设计目的1进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。 4通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。二、课程设计正文2.1 设计所需器材电阻：470（7个）、1.2k（3个）、10k(7个)按键开关：SW-PB(12个)单片机最小系统（1个）CD4

3、511:（1个）三极管：NPN型（3个）数码管：共阴型（3个）底座：DIP40（1个）、DIP20（1个）万能电路板：1个DB9针形座：1个排线、电源接线若干2.2 设计任务和要求本次课程设计，我们要求做的是求均值计算器。设计的主要内容是采用STC90C52AD作为控制单元，实现计算器设计。原始数据及主要任务：设计一个以STC90C52AD 单片机为核心的求均值计算器系统。能够进行10以内的多个数字求平均值运算，且具备清零功能。10个数字键，2个功能键。最后求出的均值小数点保留1位显示。主要任务：（1）确定总体设计方案；（2）3位数码管显示电路设计，3*4按键电路设计；（3）设计硬件电路原理图

4、和PCB图，绘制软件程序流程图，编写程序；（4）软硬件联机调试。技术要求：以STC90C52AD单片机为核心，使用P1 0 P16接3*4矩阵按键；P30、P31、P34、P35用作数码管驱动CD4511接口，P20、P21、P22用作数码管位选通端口，P23控制数码管DP段。2.3设计方案求均值计算器的主要的部分是STC90C52AD，使用合适的I/O口接3*4矩阵按键及数码管驱动端口，通过行扫描法对矩阵键盘进行扫描，确定是哪一个按键按下，然后单片机实现相应的计算，再由CD4511驱动数码管显示计算结果。2.3.1硬件设计1.STC90C52AD说明AT89C51的引说明和功能说明如下：XT

5、AL1 ：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。 XTAL2 ：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。 RST ：STC90C52AD的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。 P0口(P0.0P0.7)是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线

6、（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。 P2口(P2.0P2.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。每一个引脚可以推动4个LSTL负载。 P1口(P1.0P1.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。 P3口(P3.0P3.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外

7、部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。2. 共阴数码管LED显示器由8段发光二极管组成，排列成8字形状，称为8段LED显示器，器件各引脚如图所示：为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。均值计算器用到的数字09的共阴极字形代码如下表：显示字符0123456789段码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH3. 晶体振荡电路设计图2.3-2 晶体振荡电路采用6MHZ的晶振,接在芯片的18,19引脚上。在复位端口加低电平。4、CD4511驱动电路

8、设计 CD4511的7个输出端口通过限流470欧姆电阻接数码管，通过分析得出，P3口、输入段DCBA值与数码管显示数值之间对应关系为： cc00000,cd00011,ce00102,cf00113,dc01004,dd01015,de01106,df01117,ec10008,ed10019。5.数码管和位选设计图2.3-3 数码管和位选电路需要显示数值选用共阴极的数码管是三极管驱动，接有1k欧姆的保护电阻而成的两个数码管在显示时需要选通，采用STC90C52AD的P20和P21口作为位选信号的输出端，高电平有效。数码管的段码由CD4511提供。6. 复位设计复位键直接加在单片机的复位端，当

9、按键RST被按下时，系统复位。图2.3-4 复位电路7.矩阵键盘的设计图2.3-6 矩阵键盘开关接在P1口上，P1.0P1.7，按键按下后相应的按键由高电平变为低电平，P1.0P1.3为列。2.3.2软件设计1.主程序设计先将参数初始化，使数码管显示零，然后键盘行扫描，当扫描的键值为0到9时，数码管显示按下的键值，并且将按下的键值累加，存储在一个变量中；当扫描的键值为11时，单片机程序实现求均值功能，数码管显示均值结果；当扫描到的键值是10时，将数码管重新清零。键盘重复扫描，计算器实现重复工作。2.显示程序设计 当扫描程序返回的值为0到9并且按下开关的次数小于10次时，右边的数码管选通显示按下

10、的开关对应的数值；当按下开关的次数大于10时，右边的数码管选通并都显示零；当扫描程序返回的值为10时，两个数码管都选通且都显示零；当扫描程序返回的值为11时，左边数码管小数点亮，左边数码管显示个位数，右边数码管显示第一位小数。 3.按键扫描程序设计 逐次行扫描，第一行扫描时P14置低电平，然后P10到P13口依次置低电平，这样能够依次扫描出0、1、2、3开关，第二行和第三行扫描情况同上。4.系统程序# include<stdio.h> # include<reg52.h> # include<absacc.h> # include<intrins.h&

11、gt;# include<math.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit seg1 =P20;/第一个数码管sbit seg2 =P21; /第二个数码管sbit seg0 =P22; /第三个数码管sbit seg3 =P23; /小数点控制uchar zixing10=0xcc,0xcd,0xce,0xcf,0xdc,0xdd,0xde,0xdf,0xec,0xed;/0到9的数值编码uint key=0;/键值void kbscan(void); /键盘扫描子程序void delay(unsign

12、ed int z); /延时子程序/*-主程序-*/ void main(void)static int xdatadata_ache10=0;/存储最多10个数static int data_count=0;/存储数之和static int num=0; /计数目前次数static float aver_value=0.0; /算出平均值static int i=0; /临时变量 static int data_ache1=0; /临时变量 static int data_ache2=0; /临时变量 static int data_ache3=0; /临时变量 static int dat

13、a_flag=0; /数据处理变量 static int key1_ache=0; while(1) kbscan();if(key>=0&&key<=9) / 按键为09值并显示second 并计算和前一个的数的和if(num>10)seg0=0;seg1=1;seg2=0;seg3=0;P3=zixing0;delay(1);seg0=0;seg1=0;seg2=1;seg3=0;P3=zixing0;delay(1);elseseg0=0;seg1=0;seg3=0;seg2=1;if(key1_ache!=key)num+;P3=zixingkey;d

14、ata_achenum=key;delay(1);key1_ache=key;data_flag=0;else if(key=10) /键值为10时为C/ON键for(i=0;i<10;i+)data_achei=0;P2=0XFF;P3=zixing0;delay(1);num=0;data_flag=0;data_count=0;else if(key=11) /键值为11时，为等号if(data_flag=0)for(i=0;i<num;i+)data_count+=data_achei;if(num>10)num=10;aver_value=data_count/(n

15、um/1.0);aver_value=aver_value*100;data_ache1=aver_value/100;data_ache2=(int)aver_value%100/10;data_ache3=(int)aver_value%10;if(data_ache3>4)data_ache2+=1;data_flag=1;seg0=1;seg1=0;seg2=0;seg3=0;P3=zixingdata_ache1;delay(1);seg0=0;seg1=1;seg2=0;seg3=1;P3=zixingdata_ache2;delay(1);seg0=0;seg1=0;seg

16、2=1;seg3=0;P3=zixingdata_ache3;delay(1);/num=0;/*void delay(unsigned int z) /延时程序 unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-); /扫描程序/void kbscan(void)unsigned char temp;P1=0xef;/扫描第一行temp=P1;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f)if(temp!=0x0f)switch(temp)case 0x0e: key=0;break;case 0x0d: ke

17、y=1;break;case 0x0b: key=2;break;case 0x07: key=3; break;P1=0xdf;/扫描第二行temp=P1;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f) delay(2);if(temp!=0x0f) switch(temp)case 0x0e: key=4;break;case 0x0d: key=5;break;case 0x0b: key=6;break;case 0x07: key=7; break; P1=0xbf;/扫描第三行temp=P1;temp=temp&0x0f;if(temp!=0x0f) d

18、elay(2);if(temp!=0x0f) switch(temp)case 0x0e: key=8;break;case 0x0d: key=9;break;case 0x0b: key=10;break;case 0x07: key=11; break; /while(temp!=0x0f);/return key;2.3.3、软硬件调试系统调试：根据系统设计方案，本系统的调试共分为两大部分：硬件调试，软件调试。（1）硬件调试对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。首先用数字万用表对实物板上的各元器件进行测试，在测试过程中，检验出一些错误，如CD4511的LT/BI/LE引脚未接，导致数码管无法显示键盘值，将这三个引脚正确焊接后，数码管能正确显示键值。（2）软件调试软件调试采用单片机仿真器keil uVision及protus，将编好的程序进行调试，首先主要是检查语法错误。再进行仿真，检验各个子程序是否正确执行，和硬件模块的协调性。由于能力有限，程序中仍然存在很多错误，不能显示均值结果，经过大家互相讨论和别的同学的指点，最终能够正常显示出平均值。三、课程设计总结我们课程设计的题目是“求均值计算器”，看似简单，题目要求也不多，但是真正着手时才发现无从下手，虽然有两星期的时间