单片机学习系统课程设计_secret

1、电子系统设计一设计要求设计一个单片机学习系统，能够进行简单的单片机实验，要求具有以下功能：（A）键盘输入功能；（B）数码管显示；（C）LED显示（8位）；（D）声音报警功能；设计出完整的电路原理图；编写上述部分实验程序。二方案设计1根据题目要求只需设计出单片机的最小系统就可满足。本次设计在最小系统的基础上增加一些外设，以满足单片机学习的基本要求。本单片机最小系统采用At89S52单片机作为MCU本次设计的外设增加了DS1302时钟芯片共阳极数码管1602液晶显示LED流水灯（8位）LCD12864AD0832数模转换4×4键盘24C08的存储器串口通信扬声器等。2单片机系统设计分析（

2、1）复位电路：复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时（共大于两个机器周期）才撤销复位信号，以电源开关或电源插头分合过程中引起抖动而影响复位。复位后P0-P3口均表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。本系统采用按键手动复位方式(2) 晶振电路：晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分为有源晶振和无源晶振两个大类，在引脚XTAL1和XTAL2跨接晶振X1和微调电容C1、C2就构成了内部震荡方式默认值是12MHz。(3) 发光二极管电路：八个LED导通端由VCC通过上拉电阻RP1加电，并由P1口高低电平控制

3、LED发光。这里对单片机内部四个并行I/O口进行说明：1）P0端口是一个8位漏级开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节；检验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。2）P1端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，做输入用。对内部FLASH程序存储器编程时，接收8位地址信息。3）P2端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I

4、/O端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，做输入用。对内部FLASH程序存储器编程时，接收8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。4）P3端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，做输入用。对内部FLASH程序存储器编程时，接收控制信息。(4) 蜂鸣器电路：P1.7端无法直接驱动SOUNDER，通过PNP放大电流来驱动蜂鸣器。(5) 键盘电路：采用4*4矩阵式键盘，程序编写的时候采用

5、线反转法。(6) 数码管电路：本电路数码管采用四位一体共阳数码管器件，1234为位选线，adp为段码线。(7) 存储器电路：采用24C08存储器。scl为时钟线 sda为数据线。(8) 液晶LCD显示接口：本系统采用字符点阵液晶显示模块LCD1602，接口设计32-39脚为数据接口脚。(9)DS1302时钟芯片：它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能.控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写

6、操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出需要注意的是应用DS1302编程时涉及到进制的转换，将16进制转换成10进制。(具体算法见后面程序)(10)LCD128×64：128×64带字库液晶是一种具有4位/8位并行、2线/3线串行口多种接口方式，内部含有国籍一级，二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。其分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字和128个16×8点ASCII字符集。编程序时具体模块分为初始化子程序、控制命令子程序、写一页子程序、读一页子程序(具体详见后面程序)三、电路原理设计，包括原理框图和电路图本次设

7、计均在PROTEUS仿真中实现。（1）复位电路：(2) 晶振电路：(3) 蜂鸣器电路：(4)发光二极管电路：(5) 键盘电路：(6) 数码管电路：(7) 存储器电路：(8) 液晶LCD显示接口：(9)DS1302时钟芯片：(10)LCD128×64：总电路图，由于器件太多，如果直接用导线相连图会很乱，所以每个模块采用标号链接方式四、驱动程序及软件流程以下程序均通过Keil编译通过。(1) 4×4矩阵键盘程序及数码管的显示： 矩阵键盘接P2口，数码管设置接P0口（如图所示）#include <AT89X51.H>unsigned char code table=0

8、xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsigned char temp;unsigned char key;unsigned char i,j;void delay() /延时程序 for(i=50;i>0;i-) for(j=200;j>0;j-);void main(void) while(1) P2=0xff; P2_4=0; temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) delay(); /防抖动 tem

9、p=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; switch(temp) case 0x0e: key=7; break; case 0x0d: key=8; break; case 0x0b: key=9; break; case 0x07: key=10; break; temp=P2; P1_0=P1_0; P0=tablekey; temp=temp & 0x0f; while(temp!=0x0f) /松手检测 temp=P2; temp=temp & 0x0f; P

10、2=0xff; P2_5=0; temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) delay(); temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; switch(temp) case 0x0e: key=4; break; case 0x0d: key=5; break; case 0x0b: key=6; break; case 0x07: key=11; break; temp=P2; P1_0=P1_0; P0=tablekey; tem

11、p=temp & 0x0f; while(temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; P2=0xff; P2_6=0; temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) delay(); temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; switch(temp) case 0x0e: key=1; break; case 0x0d: key=2; break; case 0x0b: key=3;

12、break; case 0x07: key=12; break; temp=P2; P1_0=P1_0; P0=tablekey; temp=temp & 0x0f; while(temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; P2=0xff; P2_7=0; temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) delay(); temp=P2; temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; switch(temp)

13、 case 0x0e: key=0; break; case 0x0d: key=13; break; case 0x0b: key=14; break; case 0x07: key=15; break; temp=P2; P1_0=P1_0; P0=tablekey; temp=temp & 0x0f; while(temp!=0x0f) temp=P2; temp=temp & 0x0f; (2)LED的移动显示：#include <AT89X51.H> /LED的左移右移unsigned char i;unsigned char temp;unsigned

14、char a,b;void delay(void) unsigned char m,n,s; for(m=20;m>0;m-) for(n=20;n>0;n-) for(s=248;s>0;s-); void main(void) while(1) temp=0xfe; P1=temp; delay(); for(i=1;i<8;i+) a=temp<<i; b=temp>>(8-i); P1=a|b; /利用或运算来使LED左移或右移 delay(); for(i=1;i<8;i+) a=temp>>i; b=temp<

15、<(8-i); P1=a|b; delay(); （3）声音报警功能；程序说明：用P1.7输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms,交替进行.#include <AT89X51.H>#include <INTRINS.H> /调用空函数所设的头文件bit flag;unsigned char count;void dely500(void) unsigned char i; for(i=250;i>0;i-) _nop_(); /空操作 void main(void) while(1) f

16、or(count=200;count>0;count-) P1_7=P1_7; /取反，产生声音。 dely500(); for(count=200;count>0;count-) P1_7=P1_7; dely500(); dely500(); （4）DS1302程序（应用若干模块来设计，方便浏览）#include <REG52.H> /主模块#include "LCD1602.h"#include "DS1302.h"void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i

17、=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);main()SYSTEMTIME CurrentTime;LCD_Initial();Initial_DS1302();GotoXY(0,0);Print("Date: ");GotoXY(0,1);Print("Time: ");while(1)DS1302_GetTime(&CurrentTime);DateToStr(&CurrentTime);TimeToStr(&CurrentTime);GotoXY(6,0);Print(CurrentTime

18、.DateString);GotoXY(6,1);Print(CurrentTime.TimeString);Delay1ms(300);/模块一#ifndef LCD_CHAR_1602_2005_4_9/这是宏定义的一种，它可以根据是否已经定义了一个变量来进行分支选择，一般用于调试等等 #ifndef x 先测试x是否被定义过 #define x 如果没有定义下面就定义x并执行下面的语句 #endif 如果已经定义了则执行#endif后面的语句#define LCD_CHAR_1602_2005_4_9#include <intrins.h>/端口定义sbit LcdRs= P

19、20;sbit LcdRw= P21;sbit LcdEn = P22;sfr DBPort = 0x80;/P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口/ LCD内部定义unsigned char LCD_Wait(void)LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_();LcdEn=0;return DBPort;/ 向LCD内部写入数据或命令#define LCD_COMMAND0 / Command#define LCD_DATA1 / Data#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 / 清屏#define

20、LCD_HOMING 0x02 / 光标返回原点void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0;_nop_();DBPort=input;_nop_();/注意顺序LcdEn=1;_nop_();/注意顺序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait();/设置显示模式#define LCD_SHOW0x04 /显示开#define LCD_HIDE0x00 /显示关 #define LCD_CURSOR0x02 /显示光标#define LCD_NO_CURSOR0x00 /无光标 #de

21、fine LCD_FLASH0x01 /光标闪动#define LCD_NO_FLASH0x00 /光标不闪动void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);/设置输入模式#define LCD_AC_UP0x02#define LCD_AC_DOWN0x00 / default#define LCD_MOVE0x01 / 画面可平移#define LCD_NO_MOVE0x00 /defaultvoid LCD_SetInput(unsigned char Input

22、Mode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);/初始化LCDvoid LCD_Initial()LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); /8位数据端口,2行显示,5*7点阵LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); /开启显示, 无光标LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC递增, 画面不动/*void

23、 GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x);if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40);void Print(unsigned char *str)while(*str!='0')LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+;/*void LCD_LoadChar(unsigned char user8, unsigned char place)unsigned char i;LCD_Write(LCD_COMM

24、AND,0x40|(place*8);for(i=0; i<8; i+)LCD_Write(LCD_DATA,useri);*/*#endif/模块二#ifndef _REAL_TIMER_DS1302_2003_7_21_ /#define _REAL_TIMER_DS1302_2003_7_21_sbit DS1302_CLK = P16; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P17; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P15; /实时时钟复位线引脚sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;typedef stru

25、ct _SYSTEMTIME_unsigned char Second;unsigned char Minute;unsigned char Hour;unsigned char Week;unsigned char Day;unsigned char Month;unsigned char Year;unsigned char DateString9;unsigned char TimeString9;SYSTEMTIME;/定义的时间类型#define AM(X)X#define PM(X)(X+12) / 转成24小时制#define DS1302_SECOND0x80#define D

26、S1302_MINUTE0x82#define DS1302_HOUR0x84 #define DS1302_WEEK0x8A#define DS1302_DAY0x86#define DS1302_MONTH0x88#define DS1302_YEAR0x8C#define DS1302_RAM(X)(0xC0+(X)*2) /用于计算 DS1302_RAM 地址的宏 void DS1302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i>0; i-) DS1302_IO

27、= ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC >> 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i>0; i-) ACC = ACC >>1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr,

28、 unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS

29、1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_SetProtect(bit flag) /是否写保护if(flag)Write1302(0x8E,0x10);/?0x80elseWrite1302(0x8E,0x00);void DS1302_SetTime(unsigned char Address, uns

30、igned char Value) / 设置时间函数DS1302_SetProtect(0);Write1302(Address, (Value/10)<<4 | (Value%10); void DS1302_GetTime(SYSTEMTIME *Time)/获取时钟芯片的时钟数据到自定义的结构型数组unsigned char ReadValue;ReadValue = Read1302(DS1302_SECOND);Time->Second = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);/16进制转

31、10进制ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time->Minute = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time->Hour = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time->Day = (ReadValue&0x70)>>4)

32、*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time->Week = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time->Month = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time->Year = (ReadVa

33、lue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);void DateToStr(SYSTEMTIME *Time) /将时间年,月,日,星期数据转换成液晶显示字符串,放到数组里DateStringTime->DateString0 = Time->Year/10 + '0'/ '0' ascii码Time->DateString1 = Time->Year%10 + '0'Time->DateString2 = '-'Time->DateStri

34、ng3 = Time->Month/10 + '0'Time->DateString4 = Time->Month%10 + '0'Time->DateString5 = '-'Time->DateString6 = Time->Day/10 + '0'Time->DateString7 = Time->Day%10 + '0'Time->DateString8 = '0'void TimeToStr(SYSTEMTIME *Time)Time-

35、>TimeString0 = Time->Hour/10 + '0'Time->TimeString1 = Time->Hour%10 + '0'Time->TimeString2 = ':'Time->TimeString3 = Time->Minute/10 + '0'Time->TimeString4 = Time->Minute%10 + '0'Time->TimeString5 = ':'Time->TimeString6

36、= Time->Second/10 + '0'Time->TimeString7 = Time->Second%10 + '0'Time->DateString8 = '0'void Initial_DS1302(void)unsigned char Second=Read1302(DS1302_SECOND);if(Second&0x80) /判断时钟芯片是否关闭DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);由于本次单片机设计的系统无法满足本次试验要求，顾重新布线仿真： (5)12864显示程序

37、：#include<reg51.h>#include"zifuku.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit CS1=P20;/LCD右屏幕sbit CS2=P21;/LCD左屏幕sbit RS=P22;/LCD数据、指令寄存器sbit RW=P23;/LCD读、写操作sbit E=P24;/LCD使能信号，下降沿有效/*自定义延时子函数*/void delayms(uchar z) int x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);/*判

38、断LCD忙信号状*/void buys() int dat; RW=1; RS=0; do P0=0x00; E=1;dat=P0;E=0;dat=0x80 & dat; while(!(dat=0x00);/*LCD写指令函数*/void w_com(uchar com) /buys(); RW=0; RS=0; E=1; P0=com; E=0; /*LCD写数据函数*/void w_date(uchar date) /buys(); RW=0; RS=1; E=1; P0=date; E=0;/*LCD选屏函数*/void select_screen(uchar screen)

39、switch(screen) case 0: /选择全屏 CS1=0; CS2=0; break; case 1: /选择左屏 CS1=0; CS2=1; break; case 2: /选择右屏 CS1=1; CS2=0; break;/* case 3: /选择右屏 CS1=1; CS2=1; break;*/ /*LCDx向上滚屏显示*/void lcd_rol() int x; for(x=0;x<64;x+) select_screen(0);w_com(0xc0+x); delayms(500); /*LCD清屏函数：清屏从第一页的第一列开始，总共8页，64列*/void c

40、lear_screen(screen) int x,y; select_screen(screen); /screen:0-选择全屏，1-选择左半屏，2-选择右半屏 for(x=0xb8;x<0xc0;x+)/从0xb8-0xbf,共8页 w_com(x);w_com(0x40);/列的初始地址是0x40for(y=0;y<64;y+) w_date(0x00); /*LCD显示汉字字库函数*/void lcd_display_hanzi(uchar screen,uchar page,uchar col,uint mun)/screen:选择屏幕参数，page:选择页参数0-3，

41、col:选择列参数0-3，mun:显示第几个汉字的参数 int a; mun=mun*32; select_screen(screen); w_com(0xb8+(page*2); w_com(0x40+(col*16); for (a=0;a<16;a+) w_date(hanzimun+); w_com(0xb8+(page*2)+1); w_com(0x40+(col*16); for (a=0;a<16;a+) w_date(hanzimun+); /*LCD显示字符字库函数*/void lcd_display_zifuk(uchar screen,uchar page,u

42、char col,uchar mun)/screen:选择屏幕参数，page:选择页参数0-3，col:选择列参数0-7，mun:显示第几个汉字的参数 int a; mun=mun*16; select_screen(screen); w_com(0xb8+(page*2); w_com(0x40+(col*8); for (a=0;a<8;a+) w_date(zifumun+); w_com(0xb8+(page*2)+1); w_com(0x40+(col*8); for (a=0;a<8;a+) w_date(zifumun+); /*LCD显示数字字库函数*/void l

43、cd_display_shuzi(uchar screen,uchar page,uchar col,uchar mun)/screen:选择屏幕参数，page:选择页参数0-3，col:选择列参数0-7，mun:显示第几个汉字的参数 int a; mun=mun*16; select_screen(screen); w_com(0xb8+(page*2); w_com(0x40+(col*8); for (a=0;a<8;a+) w_date(shuzimun+); w_com(0xb8+(page*2)+1); w_com(0x40+(col*8); for (a=0;a<8;

44、a+) w_date(shuzimun+); /*LCD初始化函数*/void lcd_init() w_com(0x3f); /LCD开显示 w_com(0xc0); /LCD行初始地址，共64行 w_com(0xb8); /LCD页初始地址，共8页 w_com(0x40); /LCD列初始地址，共64列 /*LCD显示主函数*/void main() /第一行 int x; lcd_init(); /LCD初始化 clear_screen(0); /LCD清屏幕 lcd_display_hanzi(1,0,2,0); /LCD显示汉字 lcd_display_hanzi(1,0,3,1);

45、 /LCD显示汉字 /LCD字符汉字 lcd_display_hanzi(2,0,0,2); /LCD显示汉字 /第二行 lcd_display_zifuk(1,1,0,0); /LCD显示字符 lcd_display_zifuk(1,1,1,1); /LCD显示字符 lcd_display_zifuk(1,1,2,2); /LCD显示字符 lcd_display_zifuk(1,1,3,3); /LCD显示字符 lcd_display_zifuk(1,1,4,0); lcd_display_zifuk(1,1,5,10); lcd_display_zifuk(1,1,6,5); lcd_display_zifuk(1,1,7,6); lcd_display_shuzi(2,1,0,1); lcd_display_shuzi(2,1,1,9); lcd_display_shuzi(2,1,2,8); lcd_display_shuzi(2,1,3,6); lcd_display_zifuk(2,1,4,11); lcd_display_zifuk(2,1,5,1