单片机-键盘显示课程设计.doc
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课程设计任务书 学生姓名: 易 杨 专业班级: 电信0802 指导教师: 曾 刚 工作单位: 信息工程学院 题 目:简易键盘与显示功能设计 初始条件: 具备数字电路的理论知识;具备单片机原理的理论知识和实践能力;熟悉51单片机的CP U结构和指令系统;熟悉相关常用接口电路的设计使用方法。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要 求) 1、用并行口检测一组开关(4个)的状态,并用发光二极管现实其当前的状态。 2、用并行口设计一键盘显示电路,按键数字1、2、3、4,要求当某个按键按下时,能现 实该按键的值 时间安排: 二十二周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试 指导教师签名: 年 月 日 系主任(或责任教师)签名: 年 月 日 目 录 摘 要 I 1 软件与硬件简介 1 1.1 Proteus软件简介 1 1.2 AT89C51硬件简介 1 2 总体分析设计 2 2.1 电路结构分析 2 2.2 总体方案设计 2 2.3 总体电路图 3 3 单元电路设计 4 3.1键盘输入模块 4 3.2 按键监控模块 4 3.3 单片机 5 3.4 数码管模块 5 4 软件设计与仿真 7 4.1 软件流程图 7 4.2 系统程序代码 7 4.3 仿真结果 9 5 心得体会 10 参考文献 11 摘 要 在日常生活中,我们经常要通过按键来实现对电子装置的控制,小到手表手机,中到 电视电脑,大到各种复杂仪器,都需要通过按键来实现各种操作。本次课程设计作为实 践教学的一个重要环节,将以按键控制显示为主题,以AT89C51单片机及其接口芯片为核 心构造一个键盘控制显示系统,并使用Proteus软件对所设计的电路进行仿真。 关键词:Proteus 键盘显示 AT89C51 仿真 1 软件与硬件简介 1.1 Proteus软件简介 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿 真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推 广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的 科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码 调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完 整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的 设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM 、8086和MSP430等,2010年新增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理 器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 本次设计将使用Proteus7.5SP3版本进行仿真。 1.2 AT89C51硬件简介 AT89C51芯片是一种带有4K字节闪存的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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,AT MEL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而且价 格低廉的方案。 本次设计将使用此芯片作为核心硬件进行设计。 2 总体分析设计 2.1 电路结构分析 本次设计的目标为单片机控制的键盘识别显示系统,主要采用AT89C51单片机作为 核心,由矩阵键盘电路、译码电路、显示电路等模块构成,分别对按键信息和显示电 路以及软、硬件各个部分进行控制;本设计采用汇编语言编程来实现对单片机的控制 。实际运作时,单片机会将检测到的按键信号转换成数字,显示于七段数码管上。系 统主要结构可以拆分如下: 矩阵键盘:按键传送输入信息;由于本次设计只有4个按键故直接使用4个独立按键代 替2*2矩阵键盘; 按键监控:与按键搭配使用来实时显示按键信息的LED; AT89C51:采用软件编程来实现按键信息的提取和转换; 七段数码管:用于显示最终被单片机转换过的按键信息。 由以上构思可以设计此按键显示电路。 2.2 总体方案设计 图2.2为按键控制显示电路系统的总体原理框图: 图2.2整体电路原理方框图 即实验者通过按下矩阵键盘的按键来进行信息输入,当有按键被按下时,与按键相连 的发光二极管会发光显示,然后按键信息被输入到经过编程的单片机AT89C51中进行提取 与转换,变为对数码管进行操作的输出信息,使数码管显示对应的数字。 2.3 总体电路图 总体电路图如图2.3所示: 图 《简易键盘与显示功能设计——基于单片机的课程设计》 本次课程设计的主要目标是构建一个基于单片机的简易键盘与显示系统,利用单片机AT89C51进行控制,实现对4个按键状态的检测,并通过发光二极管显示按键的实时状态。设计者需要具备数字电路和单片机原理的基础知识,了解51单片机的CPU结构和指令系统,同时熟悉接口电路的设计与应用。 设计分为硬件设计和软件设计两大部分。在硬件设计阶段,设计者需要利用并行口检测4个开关的状态,同时设计一个按键显示电路,按键数字为1、2、3、4,按下任意键时,对应的数码管应显示按键的值。整个设计周期为一周,其中3天用于硬件设计,2天用于硬件调试。 在软件设计方面,主要涉及键盘输入模块、按键监控模块、单片机控制模块和数码管显示模块的设计。键盘输入模块负责接收并处理按键信号,按键监控模块则通过发光二极管实时反馈按键状态。单片机AT89C51是整个系统的核心,负责解析按键信息并将其转化为显示命令。数码管模块则根据单片机的指令显示相应的数字。 Proteus软件在这个设计中扮演了关键角色。作为一款强大的EDA工具,Proteus能仿真单片机及其外围设备,提供从原理图布线到软件调试再到单片机与外围电路协同仿真的完整设计流程。本次设计使用的是Proteus 7.5SP3版本进行电路的虚拟仿真,以验证设计的正确性。 在硬件选型中,选择了AT89C51作为主控芯片。这是一款低电压、高性能的8位微处理器,内置4K字节的闪存,兼容MCS-51指令集,广泛应用于嵌入式控制系统。由于设计中仅需4个按键,所以直接使用独立按键代替了矩阵键盘。设计的总体思路是,按键被按下后,信号通过单片机处理,转化成对应的数字,然后在数码管上显示出来,而按键的实时状态则由LED灯显示。 通过这次课程设计,学生不仅可以巩固数字电路和单片机的知识,还能掌握Proteus软件的使用,提升硬件设计和软件编程的实际操作能力。此外,设计过程中的问题解决和调试经验,对于提升学生的工程实践能力和创新能力具有重要意义。
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