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计算机单片机设计课程设计完整版

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黄河科技学院课程设计说明书 第Ⅰ页 摘 要 本设计是实现4位数的加减运算的简易计算器，利用AT89C51单片机作为微控制器，实现键盘输入，由七段LED数码管输出；程序都是根据教材内和网络中的C语言程序参考编写而成，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。

关键字： 计算器、单片机、AT89C51、键盘、数码管 黄河科技学院课程设计说明书 第Ⅱ页 目 录

1、总体方案设计 ………………………………………………………………………1 1.1 设计任务与思路………………………………………………………………1 1.2 方案论证与设计………………………………………………………………1 2、硬件模块设计 ………………………………………………………………………2 2.1 运算模块设计…………………………………………………………………2 2.2 单元电路设计…………………………………………………………………2 2.3 输入模块………………………………………………………………………5 2.4 显示模块………………………………………………………………………6 3、系统软件设计 ………………………………………………………………………9 3.1 LED 显示程序流程图设计……………………………………………………9 3.2 读键盘输入程序流程设计……………………………………………………10 3.3 主程序流程图设计……………………………………………………………17 4、仿真与调试 …………………………………………………………………………19 总 结 ……………………………………………………………………………………20 参考文献…………………………………………………………………………………21 附录A简易计算器C语言程序…………………………………………………………22 附录B系统硬件电路图…………………………………………………………………28 黄河科技学院课程设计说明书 第 1 页

1、总体方案设计 1.1 设计任务与思路 任务书上规定计算器满足的基本要求如下： 1、能实现4位数的加减运算。 2、当按下“*或/”号时，属于违规操作，当前数据被清零，声报警。 针对以上设计要点，我们采用基于单片机设计计算器，并用LED 数码管显示数据，4*4 的矩阵键盘实现数据输入。设计仿真和调试要用到Protues 、Keil等软件。 1.2 方案论证与设计 根据功能和指标要求，本系统选用AT89C51单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计考虑如下： (1)由于要设计的是简单的计算器，可以进行加减运算，对数字的大小范围要求不高，故我们采用可以进行4位数字的运算，选用4个LED 数码管显示数据和结果。 (2)考虑到软件Proteus中有自带键盘，为了设计的方便键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可，系统模块如图1-1所示。

图1-1 系统模块图 根据需要我们可以采用自上而下的程序设计方法，此方法先从主程序开始设计，然后再编制各从属程序和子程序，层层细化逐步求精，最终完成一个复杂程序的设计。这种方法比较符合人们的日常思维,详细程序见系统软件设计部分介绍。 黄河科技学院课程设计说明书 第 2 页

2、硬件模块设计 2.1 运算模块设计 AT89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以进行很快地实现运算功能，如图2-1所示：

图2-1 单片机芯片 51系列单片机8031、8051及89c51/89s51均采用40Pin封装的双列直接DIP结构。上图是它们的引脚配置:40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。 2.2 单元电路设计 2.2.1 电源引脚 黄河科技学院课程设计说明书 第 3 页

Vcc 40脚 正电源脚，工作电压为5V，另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V, 引脚功能一样。 GND 20脚 接地端。 2.2.2 外接晶体引脚 外接晶体引脚如图3-4所示：

图2-2 外接晶体管引脚 型号同样为AT89C51的芯片，在其后面还有频率编号，有12,16,20,24MHz可选。 本设计采用12MHz频率，对应的晶振也是12MHz。 2.2.3复位电路 在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的0000H处开始运行程序，复位电路如图2-3所示。

图2-3 复位电路图 2.2.4 输入输出(I/O)引脚 P3.0-P3.7输入引脚，称为P3口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口能驱动4个LSTTL负载，这8个引脚还用于专门的第二功能。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用，不需要外接上拉电阻，因此，可以接个键盘作为输入用，如图2-4所示。 黄河科技学院课程设计说明书 第 4 页

图2-4 键盘电路 P0.0-P0.7口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用,作为驱动数码管用时，需要添加个排阻使用，本设计采用RESPACK-8排阻。 P2.0-P2.3口是一个带有内部上拉电阻的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”，通过内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，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)，接在数码管扫描口上，如图2-5所示。

图2-5 数码管电路 2.2.5声音报警电路设计 P1.0-P1.7是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉 黄河科技学院课程设计说明书 第 5 页

到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)，因此可以驱动负载。 将声音报警器接在P1.7引脚上，声报警器由一个电阻和喇叭构成，一端接在P1.7引脚，一端接地；当按下*或/按键时，属于违规操作，此时声音报警器发出滴滴声，如图2-6所示。

图2-6 声音报警电路图 2.3 输入模块 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，为此，我们引入了矩阵键盘的应用，采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率，如图2-7所示。

图2-7 键盘按键模型 2.3.1 键盘介绍 每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。键盘的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下， 黄河科技学院课程设计说明书 第 6 页

判断哪一个键按下，键的功能是什么？还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 当无按键闭合时，P10-P13 与P14-P17 之间开路；当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O 口线之间短路。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线P14~P17 为输入状态，从行线P10~P13 输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电平，从列线P14~P17 读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作，如图2-8所示。

P34P34RDRD

WRWRP35P35

89/56*23_0=+

图2-8 键盘内部电路图 2.4 显示模块 发光二极管LED 是单片机应用系统中的一宗简单而常用的输出设备，其在系统中的主要作用是显示单片机的输出数据、状态等。因而作为典型的外围器件，LED 显示单元是反映系统输出和操作输入的有效器件。LED 可以方便的和大年纪系统连接；它的优点是价格低，寿命长，对电压电流的要求低等，因而在单片机应用系统中获得了广泛的应用，所以在此设计中我首先选用了LED作为显示器件。如图2-9所示。

图2-9 数码显示管 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4

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单片机课程设计交通灯(完整版)

单片机课程设计交通灯(完整版)

3.5.3.特性
门控串行数据输入
异步中央复位
符合 JEDEC 标准 no.7A
静电放电 (ESD) 保护：
·HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V
·MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V 。
多种封装形式
额定从-40 °C至 +85 °C和-40 °C至 +125 °C。
设计思想基于完成以上任务分析结合所学有关知识尤其是本学期所学关于单片机的中断系统和定时计数器的相关知识及应用我们知道对于15红绿黄四组各三盏灯的控制可以通过把这十二盏灯分别接到单片机的六个输出引脚若用p1口进行输出则分配如下at89c51l1l2l3l4l5l6东西红东西黄东西绿南北红南北黄南北绿led显示分布1642
亮灯规律：东西绿灯亮25s,南北红灯亮25s
东西绿灯闪5s,南北红灯亮5s
东西黄灯亮2s,南北红灯亮2s
东西红灯亮25s,南北绿灯亮25s
东西红灯亮5s,南北绿灯闪5s
东西红灯亮2s,南北黄灯亮2s
2.2.
（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。
3.2.LED
3.2.1.七段数码显示器：
七段发光线段分别用a、b、c、d、e、f、g七个小写字母表示。
3.2.2.LED数码管：
半导体数码管又称LED数码管，是一种广泛使用的显示器件。LED有两种：共阳极型和共阴极型。
LED优点：亮度高、字形清晰，工作电压低（1.5~3V）、体积小、可靠性高、寿命长，响应速度极快。
1.引言
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。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。
单片机课程设计任务书

单片机课程设计任务书

单片机课程设计任务书一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握单片机的基本原理和应用技能，通过理论学习和实践操作，使学生能够熟练使用单片机进行简单的程序设计和控制系统设计。

具体的教学目标如下：知识目标：使学生了解单片机的基本结构、工作原理和编程方法；掌握单片机的硬件接口和编程语言；了解单片机在不同领域的应用。

技能目标：培养学生具备单片机的程序设计、系统调试和故障排查能力；能够运用单片机实现简单的控制系统和智能设备。

情感态度价值观目标：培养学生对单片机技术和电子信息科学的兴趣和热情，提高学生创新意识和团队协作能力，使学生认识到单片机技术在现代社会中的重要地位和作用。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.单片机的基本原理：介绍单片机的结构、工作原理和性能特点，使学生了解单片机的基本概念。

2.单片机的编程语言：讲解单片机的编程语言，包括指令系统、编程规范和程序结构，培养学生具备编写简单程序的能力。

3.单片机的硬件接口：介绍单片机的各种接口电路，如并行接口、串行接口、ADC和DAC等，使学生掌握单片机与外部设备的数据交换方法。

4.单片机的应用案例：分析单片机在各个领域的应用实例，如家电、工业控制、智能交通等，帮助学生了解单片机的实际应用。

5.单片机编程实践：安排一定的实验课时，让学生动手实践，进行单片机的编程和系统调试，提高学生的实际操作能力。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：教师讲解单片机的基本原理、编程方法和应用案例，引导学生掌握单片机的相关知识。

2.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和经验，提高学生的思维能力和团队协作能力。

3.案例分析法：分析单片机在实际应用中的典型案例，让学生了解单片机技术的应用前景。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作，进行单片机的编程和系统调试，提高学生的实际操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《单片机原理与应用》等教材，为学生提供理论学习的参考。

单片机课程设计方案模板

单片机课程设计方案模板

一、项目背景随着科技的不断发展，单片机技术在各个领域得到了广泛应用。

为了提高学生的实践能力和创新意识，本课程设计旨在让学生掌握单片机的基本原理、硬件设计和软件编程方法，培养学生的动手能力和团队合作精神。

二、设计目标1. 熟悉单片机的基本原理和组成；2. 掌握单片机的硬件设计方法；3. 掌握单片机的软件编程技巧；4. 培养学生的动手能力和创新意识；5. 培养学生的团队合作精神。

三、设计内容1. 单片机基础知识（1）单片机的概念、发展历程和分类；（2）单片机的内部结构及功能；（3）单片机的编程语言及编译器；（4）单片机的接口技术。

2. 单片机硬件设计（1）单片机系统设计原则；（2）单片机外围电路设计；（3）单片机电源电路设计；（4）单片机时钟电路设计；（5）单片机通信接口设计。

3. 单片机软件设计（1）单片机程序设计方法；（2）单片机程序结构及流程；（3）单片机中断系统设计；（4）单片机定时器/计数器设计；（5）单片机A/D和D/A转换设计。

4. 单片机综合应用（1）单片机在智能家居中的应用；（2）单片机在工业控制中的应用；（3）单片机在物联网中的应用；（4）单片机在汽车电子中的应用。

四、设计步骤1. 确定设计主题和目标；2. 进行市场调研和需求分析；3. 设计单片机系统方案；4. 选择合适的单片机型号；5. 设计硬件电路图；6. 编写程序代码；7. 调试和优化系统性能；8. 撰写设计报告。

五、评价标准1. 设计方案的合理性、创新性和实用性；2. 硬件电路图的规范性、正确性和美观性；3. 软件代码的规范性、正确性和可读性；4. 设计报告的完整性、条理性和逻辑性；5. 项目答辩的表现。

六、设计时间安排1. 前期准备（1周）：确定设计主题、进行市场调研和需求分析；2. 设计方案（2周）：设计单片机系统方案、选择单片机型号；3. 硬件设计（3周）：设计硬件电路图、绘制原理图和PCB板；4. 软件设计（3周）：编写程序代码、调试和优化系统性能；5. 项目答辩（1周）：准备答辩材料、进行项目答辩。

单片机课程设计x'j

单片机课程设计x'j

单片机课程设计x'j摘要：一、引言1.单片机课程设计背景2.单片机应用领域概述二、单片机课程设计要点1.设计目标与要求2.设计流程与方法三、硬件设计1.单片机型号选择2.电路原理图设计3.硬件模块设计与功能实现四、软件设计1.程序设计思路与算法2.程序模块划分与实现3.调试与优化五、系统测试与总结1.测试方案与测试数据2.系统性能评价3.总结与展望正文：一、引言1.单片机课程设计背景随着科技的不断发展，单片机技术在我国得到了广泛的应用。

为了培养学生对单片机的实际应用能力，提高课程实践水平，单片机课程设计成为教学过程中的重要环节。

本篇论文旨在介绍一种基于单片机的课程设计，从设计目标、流程、硬件、软件等方面进行详细阐述。

2.单片机应用领域概述单片机作为一种集成度较高的微控制器，具有体积小、成本低、功能强大等特点。

其应用领域广泛，包括但不限于家电控制、工业自动化、医疗设备、智能交通等。

掌握单片机技术，可以为学生今后的职业发展提供有力支持。

二、单片机课程设计要点1.设计目标与要求本课程设计以培养学生的实际动手能力和创新思维为目标，要求学生掌握单片机的基本原理，能运用所学知识完成具有一定实用性的项目。

2.设计流程与方法设计流程主要包括：需求分析、硬件选型、电路设计、软件编写、系统调试与测试等。

在设计过程中，要求学生遵循模块化、标准化原则，确保系统的稳定性、可靠性和实用性。

三、硬件设计1.单片机型号选择根据设计需求，选择一款性能稳定、支持相应外设的单片机。

例如，可以选择某知名品牌的8位或16位单片机。

2.电路原理图设计在原理图设计中，需考虑单片机及其外围电路、电源电路、通信接口、传感器接口等部分。

要求布局合理、线条清晰，便于后续制作与调试。

3.硬件模块设计与功能实现针对设计需求，划分硬件模块，如驱动电路、接口电路等，并实现相应功能。

例如，设计一个智能家居控制系统，包括温度控制、灯光控制、家电遥控等功能。