單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于89c52的液晶計(jì)算器

1、武漢工程大學(xué)MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題 目 ：基于89C52的液晶計(jì)算器學(xué) 校 ： 學(xué) 院 ： 專業(yè)班級(jí) ：學(xué) 號(hào) ：學(xué)生姓名 ：指導(dǎo)老師 ：2011年12月28日 目錄目錄··································

2、;···················2摘要······························&#

3、183;······················3Abstract··························

4、;·······················4一、設(shè)計(jì)任務(wù)·························

5、3;···················4二、正文······························

6、;···················4第1節(jié)、1602液晶與矩陣鍵盤概述··························4 1.1、 1602

7、液晶的介紹以及使用方法·················4 1.2、 矩陣鍵盤的工作原理··························6第2節(jié)、設(shè)計(jì)方案辨析

8、3;····································8第3節(jié)、硬件電路的設(shè)計(jì)···········

9、3;·······················8 3.1 矩陣鍵盤電路························

10、3;········8 3.2 1602液晶顯示電路····························10第4節(jié)、設(shè)計(jì)心得·········&#

11、183;·······························11三、參考文獻(xiàn)·················

12、····························11四、程序清單····················

13、3;························12 摘要本次課程設(shè)計(jì)基于89C52單片機(jī)，用一個(gè)1602與矩陣鍵盤來制作成一個(gè)液晶計(jì)算器。可以完成計(jì)算器的鍵盤輸入，進(jìn)行加、減、乘六位數(shù)范圍內(nèi)的基本運(yùn)算。，并在LCD上顯示相應(yīng)的結(jié)果。設(shè)計(jì)電路采用AT89C51單片機(jī)為主要控制電路，利用MM74C922作為計(jì)算器3*4鍵盤的掃描IC讀取鍵盤上的輸入。顯示采

14、用字符LCD靜態(tài)顯示。軟件方面使用C語言編程，并用PROTUES仿真。關(guān)鍵詞：計(jì)算器；單片機(jī)；LCDAbstractThis course design based on the 89 C52 single chip, with a 1602 and matrix keyboard to make into a liquid crystal calculator. Can complete calculator keyboard input, add, subtract, multiply six figures within the scope of the basic operations

15、. , and is displayed on LCD and the corresponding results. Circuit design AT89C51 microcontroller as the main control circuit, use as a calculator MM74C922 3 * 4 keyboard scan read keyboard input of the IC. The LCD display characters static display. The software used in the C programming language, a

16、nd PROTUES simulation. Keyords: Calculator; Single chip microcomputer; LCD 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1、由于設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器，可以進(jìn)行四則運(yùn)算，為了較好的顯示效果，采用LCD顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。2、另外鍵盤包括數(shù)字鍵、符號(hào)鍵、等號(hào)鍵，故只需12個(gè)鍵即可，設(shè)計(jì)中采用集成的計(jì)算鍵盤。3、執(zhí)行過程：開機(jī)顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過LCD顯示出來，當(dāng)鍵入+、×運(yùn)算符，計(jì)算機(jī)在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換盒存儲(chǔ)，并等待再次鍵入數(shù)值，當(dāng)再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號(hào)就會(huì)在LCD上輸出運(yùn)算結(jié)果。4、錯(cuò)誤顯示：當(dāng)計(jì)算器執(zhí)行過程中有錯(cuò)

17、誤時(shí)，會(huì)在LCD上顯示相應(yīng)的提示，如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計(jì)算結(jié)果大于計(jì)算器的表示范圍時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示溢出。二、正文第1節(jié)、1602液晶與矩陣鍵盤概述1.1、1602液晶的介紹以及使用方法1602液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符（16列2行）。具有顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、功耗低、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（St

18、atic）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=F

19、FH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下表所示:編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表所示：序號(hào)指令RS

20、R/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程：延時(shí)15mS，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí)5mS，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí)5mS

21、，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)。寫指令38H：顯示模式設(shè)置；寫指令08H：顯示關(guān)閉；寫指令01H：顯示清屏；寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。12、矩陣鍵盤的工作原理在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可

22、見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別方法如下所述。 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。 行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過程如下： 1、判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電

23、平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 2、判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 下面給出一個(gè)具體的例子： 8031單片機(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4

24、個(gè)上拉電阻到正電源+5V，并把列線P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線，行線P1.4-P.17設(shè)置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)。1、檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是P1.4-P1.7輸出全“0”，讀取P1.0-P1.3的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”，則無鍵閉合，否則有鍵閉合。 2、去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。 3、若有鍵被按下，應(yīng)識(shí)別出是哪一個(gè)鍵閉合。方法是對(duì)鍵盤的行線進(jìn)行掃描。P1.4-P1.7按下述4種組合依次輸出： P1.7 1 1 1 0 P1.6 1 1 0 1 P1.5 1 0 1 1 P1.4 0 1 1 1 在每組行輸

25、出時(shí)讀取P1.0-P1.3，若全為“1”，則表示為“0”這一行沒有鍵閉合，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值 4、為了保證鍵每閉合一次CPU僅作一次處理，必須卻除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。鍵盤掃描程序：uchar temp;P1=0xfd;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) delay20ms(); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1; switch(temp) case 0xed: key1=4;break; case

26、 0xdd: key1=5;break; case 0xbd: key1=6;break; case 0x7d: key1=7;break;while(temp!=0xf0) temp=P1; temp=temp&0xf0; 第2節(jié)、設(shè)計(jì)方案的辨析液晶顯示與數(shù)碼管顯示： （1）、通過1602液晶來顯示信號(hào)，通過讓單片機(jī)掃描按鍵并處理顯示，進(jìn)而完成輸入數(shù)字及運(yùn)算符來完成計(jì)算器的基本功能，液晶可以顯示的字符量更大，相對(duì)于數(shù)碼管更加方便且美觀。 （2）、通過數(shù)碼管來顯示輸出的結(jié)果，我們要控制數(shù)碼管的位選來讓每個(gè)數(shù)碼管相應(yīng)顯示各位數(shù)字。上述方案比較得 ：液晶相對(duì)于數(shù)碼管更加方便且表現(xiàn)效果更好，

27、而且還可以顯示更多內(nèi)容。第3節(jié)、硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)大致步驟如下：3.1矩陣鍵盤電路鍵盤掃描方法：行線p1.0p1.3為輸入線，列線p1.4p1.7為輸出線。一開始單片機(jī)將行線（p1.0p1.3）全部輸出低電平，此時(shí)讀入線數(shù)據(jù)，若列線全部為高電平則沒有鍵按下，當(dāng)列線有出線低電平時(shí)調(diào)用延時(shí)程序以此來去除鍵抖動(dòng)，延時(shí)完成后再判斷是否有低電平，如果此時(shí)讀入列線數(shù)據(jù)還是有低電平，則說明確實(shí)有鍵按下。最后一步確定鍵值。 在鍵盤矩陣掃描時(shí)，首先檢查有否鍵按動(dòng)。若無鍵按動(dòng)，則清零一次鍵解讀標(biāo)志位就返回；若有鍵按下，則再查詢鍵解讀標(biāo)志位是邏輯0還是邏輯1。如果是邏輯1，表明本次按鍵已解讀過，可直接從

28、鍵掃描處理程序中返回；如果是邏輯0，說明本次按鍵尚未解讀過，則啟用消抖動(dòng)延時(shí)。經(jīng)消抖動(dòng)延時(shí)后即查詢鍵盤矩陣輸入口線的各端口是否有拉低。若一個(gè)端口也沒被拉低，則說明本次按鍵無效，那可能是某種干擾引起的“抖動(dòng)”，立即從鍵掃描處理程序中返回；若查詢到其中之一端口的電平被拉低了，則表明本次按鍵盤是有效的，將跳轉(zhuǎn)查詢與之相交的那個(gè)掃描有效輸出口線，進(jìn)而確定具體是哪一個(gè)鍵按下，并跳轉(zhuǎn)賦予其相應(yīng)的解釋處理。解釋處理后，置鍵解讀標(biāo)志位為邏輯1再返回，即完成一次鍵盤矩陣的掃描解讀。不管鍵盤矩陣有多少個(gè)鍵，其掃描確定一個(gè)具體鍵所需位查詢的總次數(shù)S不會(huì)大于行數(shù)x與列數(shù)y之和；但也不少于2次，即2Sx+y。·

29、;矩陣式鍵盤識(shí)別硬件電路原理圖如下：第一步：在“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機(jī)的P1.0P1.7端口通過8聯(lián)撥動(dòng)撥碼開關(guān)JP3連接到“4×4行列式鍵盤”區(qū)域中的M1M4，N1N4端口上。 第二步：在“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中，把單片機(jī)的P0.0P0.7端口連接到“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任何一個(gè)ah端口上；要求：P0.0對(duì)應(yīng)著a，P0.1對(duì)應(yīng)著b，P0.7對(duì)應(yīng)著h。·軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如下：P3=FFH,P3.0=0P3=FFH,P3.2=0有鍵按下嗎？有鍵按下嗎？延時(shí)10ms延時(shí)10ms真的有鍵按下嗎？真的有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀況識(shí)別按鍵根據(jù)當(dāng)前狀況識(shí)別按鍵P3=FFH,P3.

30、1=0P3=FFH,P3.3=0有鍵按下嗎？有鍵按下嗎？延時(shí)10ms延時(shí)10ms真的有鍵按下嗎？真的有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀況識(shí)別按鍵根據(jù)當(dāng)前狀況識(shí)別按鍵3.2、1602顯示電路·1602顯示硬件電路如下圖所示：此圖是1602的引腳鏈接圖，不過本圖上有一個(gè)錯(cuò)誤，就是BLK,BLA接反了，本來BLK應(yīng)該接VCC，BLA接GND，本圖接錯(cuò)了，這也是我在學(xué)習(xí)中的一點(diǎn)心得體會(huì)吧，盡信書不如無書。·軟件程序流程圖如下圖所示：第4節(jié)、設(shè)計(jì)心得一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，其中包含著快樂，也有辛酸。我們選的設(shè)計(jì)題目是“液晶計(jì)算器”，大家都覺得這個(gè)題目是比較簡(jiǎn)單的。其實(shí)不然，做了之后，

31、發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)電路雖然簡(jiǎn)單，但我們認(rèn)為它真正困難的地方是程序設(shè)計(jì)，不過在我們同心努力下最終完成了。我們剛選該題目時(shí)，真的是一頭霧水，硬件電路不知如何下手，更何談解決程序那塊，因?yàn)槲覀兯鶎W(xué)的都是單片機(jī)方面的理論知識(shí)，應(yīng)用到實(shí)踐中去還比較少。不過，我們四人也沒偷下懶，迅速分工去查閱和收集資料。我們?nèi)チ藞D書館借一些參考書，上網(wǎng)找一些相關(guān)資料，并且請(qǐng)教指導(dǎo)老師。通過不斷努力，終于把液晶計(jì)算器的思路和模型定了下來并開始分一個(gè)人去焊接硬件電路，剩下的去整理和修改程序。    在完成單片機(jī)課程設(shè)計(jì)后,我們發(fā)現(xiàn)我們還有許多不足,所學(xué)到的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,以至于還有一些功能不能被動(dòng)完成。但

32、通過學(xué)習(xí)這一次實(shí)踐,增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力,提高和鞏固了單片機(jī)方面的知識(shí),特別是軟件方面。從中增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神,并讓我們認(rèn)識(shí)到把理論應(yīng)用到實(shí)踐中去是多么重要。三、參考文獻(xiàn)Mcu-51單片機(jī)原理及應(yīng)用 秦實(shí)宏 徐春暉 華中科技大學(xué)出版社 自動(dòng)控制原理 胡壽松 科學(xué)出版社 51單片機(jī)C語言教程 郭天祥 電子工業(yè)出版社四、程序清單 #include<reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint sum;uint m,n,k,p;uint key1;sbit P14=P14; /鍵盤定義I/O口sb

33、it P15=P15;sbit P16=P16;sbit P17=P17;uint d10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uint a4=0,0,0,0; /暫存輸入數(shù)字的數(shù)組uint b4=0,0,0,0; /暫存結(jié)果的數(shù)組void key_deal(uint key1);void keyscan();void show();void lcd_write_com(uchar com);void lcd_write_dat(uchar dat);void init_lcd();void delay1(uchar t);sbit lcdrs=P26; /定義1602的I/O口sbit

34、rw=P25 ;sbit lcden=P27;void delay20ms() uchar i,j; for(i=0;i<100;i+) for(j=0;j<60;j+);void main() /主函數(shù) init_lcd(); /液晶初始化 while(1) key1=0; /掃描全鍵盤 keyscan(); /鍵盤掃描 key_deal(key1); /鍵盤處理 show(); /顯示計(jì)算結(jié)果 void show() uchar i,temp; if(sum>1000&&sum<6555) /此處對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷是否大于1000 lcd_write

35、_com(0x80+0x04); /如果大于1000，就在結(jié)果顯示欄目全部顯示E for(i=0;i<4;i+) /通過FOR循環(huán)，使一排四個(gè)為E temp=0x45; /通過查ASCII，知道大寫字母E的ASCII為0x45 lcd_write_dat(temp); delay20ms(); else lcd_write_com(0x80+0x44); /在LCD上面第二排第五個(gè)開始顯示數(shù)組 for(i=0;i<4;i+) temp=(ai+'0'); /對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成液晶8位的字符型 lcd_write_dat(temp);delay20ms(); lcd

36、_write_com(0x80+0x04); /在LCD上面第一排第五個(gè)開始顯示數(shù)組bi中的字符 for(i=0;i<4;i+) temp=(bi+'0'); /對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成液晶8位的字符型 lcd_write_dat(temp);delay20ms(); /* 鍵盤處理區(qū)間*/void key_deal(uint key1) /鍵盤掃描 if(key1!=0) if(key1<10) /存儲(chǔ)數(shù)字 a0=a1; a1=a2; a2=a3; a3=key1; if(key1=10) /加法運(yùn)算 m=a0*1000+a1*100+a2*10+a3; b0=dm/

37、1000; /千位 b1=dm%1000/100; /百位 b2=dm%100/10; /十位 b3=dm%10; /個(gè)位 a3=0,a2=0,a1=0,a0=0; /取完清零 p=1; /加法的標(biāo)志位 if(key1=11) /乘法運(yùn)算 m=a0*1000+a1*100+a2*10+a3; b0=dm/1000; b1=dm%1000/100; b2=dm%100/10; b3=dm%10; a3=0,a2=0,a1=0,a0=0; /取完清零 p=2; /乘法的標(biāo)志位 if(key1=12) /減法運(yùn)算 m=a0*1000+a1*100+a2*10+a3; b0=dm/1000; b1=d

38、m%1000/100; b2=dm%100/10; b3=dm%10; a3=0,a2=0,a1=0,a0=0; /取完清零 p=3; /減法的標(biāo)志位 if(key1=14) /等號(hào)運(yùn)算 n=a0*1000+a1*100+a2*10+a3; /將第二個(gè)數(shù)填入 if(p=1) sum=n+m; if(p=2) sum=n*m; if(p=3) sum=m-n;/* if(sum<0) sum=-sum; lcd_write_com(0x80+0x00); lcd_write_dat(0x2d); delay20ms(); */ b0=dsum%10000/1000; b1=dsum%1000/100; b2=dsum%100/10; b3=dsum%10; if(key1=15) /清零 sum=0; b3=dsum%10000/1000; b2=dsum%1000/100; b1=dsum%100/10; b0=dsum%10; a3=0,a2=0,a1=0,a0=0; /取