武汉理工大学单片机课程设计-2

目录摘要 (1)Abstract (2)1设计原理与方法 (3)1.1 硬件设计原理 (3)1.2 程序的结构化设计方法 (4)2 硬件电路及其说明 (6)2.1 显示电路单元 (6)2.1.1 74HC573资料 (6)2.1.2 数码管显示电路 (7)2.1.3显示电路原理图及其说明 (8)2.2 矩阵键盘单元 (9)2.2.1矩阵键盘的原理与检测方式 (9)2.2.2 矩阵键盘电路部分及其说明 (10)2.3 单片机最小系统及外围电路 (9)2.3.1 MAX232资料 (11)2.3.2 RS232接口 (12)2.3.3 STC89C52 (13)2.3.4 复位电路 (15)2.3.5 振荡电路 (15)2.3.6 串口电路 (16)2.3.7 最小系统原理图 (17)3仿真软件介绍 (18)3.1程序设计软件Protel (18)3.2程序编写软件Keil (18)3.3程序仿真软件Proteus (18)4 仿真电路测试 (19)5 实物图及其调试 (20)6 小结与体会 (22)7 参考文献 (23)附录1：C语言源程序 (24)附录2：元件清单 (34)附录3：单片机实习日记 (35)摘要单片计算机即单片微型计算机。

由RAM ,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。

本次课程设计包括STC89S52单片机最小系统包括复位和时钟电路及供电系统、4×4矩阵键盘、独立6个8段LED数码管显示电路。

利用相关设计软件进行原理图设计即利用Keil软件编程以及Proteus软件仿真来巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会各种工程软件的使用。

关键字：单片机最小系统矩阵键盘 LED显示ABSTRACTSingle chip computer is the single chip computer. By RAM, ROM, CPU constitute, time, count and multiple interface in the integration of micro controller. Its small size, low cost, the function is strong, widely used in intelligent industry and industrial automation. And 51 series microcontroller is the most typical and various microcontroller most representative one. This curriculum design through to its study, application, thus achieved the study, design, development, soft and hard ability.The curriculum design, including STC89S52MCU minimum system ( including a reset and clock circuit and power supply system ),4 x4 matrix keyboard, the independent 6 LED digital tube display circuit . Using circuit design software schematic design, using Keil software and Protues software simulation, we consolidate the MCU application, analog circuit, digital circuit course and learn all kinds of engineering software use.Key Words：MCU minimum system matrix keyboard LED digital tube display1设计原理与方法1.1 硬件设计原理本次课程设计是基于MCS-52单片机的扩展设计，利用52单片机为核心，根据课程设计的要求先编写程序并在开发板上进行调试，调试成功之后再进一步设计硬件电路，最后将硬件电路和编写的程序结合实现要求的功能，并不断检错调试，最后达到设计目的。

1）功能选择：通过功能选择键，使得单片机处于不同的工作状态并通过LED 显示相应的内容；可选择的功能包括：数据输入；数据显示；串口通信。

2）数据输入：通过功能选择键选择“数据输入”后，可分次输入10个4位十进制数据，并将输入的数据保存在内部RAM中。

3）数据显示：通过功能选择键选择“数据显示”后，可显示之前输入的10个4位十进制数据中的任一个。

4）串口通信：将两个单片机最小系统通过串口连接起来，其中一个作为主系统，另一个作为辅系统。

当通过功能选择键选择“串行通信”后，当在主系统上按下数字键后主系统的LED按从左向右移动的方式显示按键输入的数字，同时辅系统的LED上显示与主系统同样的内容。

1.2 程序的结构化设计方法如图所示，发送机程序设计结构如下：图1.1 发送机程序设计结构接收机程序设计结构图如下：图1.2 接收机程序设计结构图2 硬件电路及其说明2.1 显示电路单元2.1.1 74HC573资料74HC573是八进制3 态非反转透明锁存器，是高性能硅门CMOS器件。

原理说明：74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。

当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。

输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。

这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。

特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。

1）引脚图：图2-1 74HC573引脚图2）引脚功能表：图2-2 74HC573功能真值表2.1.2 数码管显示电路LED数码管显示是利用半导体发光制成条形的发光二极管，封装在一起组成数字或其他符号形状。

数码管根据公共端不同，分为共阴极和共阳极两种形式。

本次设计采用共阴级数码管，考虑到六位数码显示管显示，本次设计采用了数码管LG5631AH。

2.1.3 显示电路原理图及其说明图2-3 显示部分电路原理图说明：从原理图我们可以清晰的看到电路的硬件连接，我们采用两个共阴级数码管LG5631AH作为显示部分，74HC573作为数码管与单片机的连接的中间部分，其中一片74HC573作为位选控制端口，控制六个数码管的选中，另一片作为段选端口，选中每一位七段数码管的数字显示。

这样就可以实现要求中关于矩阵键盘的显示电路和温度检测显示电路的要求。

其他与单片机功能相关部分由排针引出，实现外接。

2.2 矩阵键盘单元2.2.1矩阵键盘的原理与检测方式1）原理说明：列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。

这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。

行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。

2）键盘的工作方式一般有循环扫描和中断扫描两种。

循环扫描方式利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序来响应键输入要求。

在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。

键盘扫描程序通常具备4项功能：第一，判断键盘上有无键按下。

第二，去除键抖动影响。

在判断有键按下，软件延时一段时间后，再判断键盘状态。

如果仍为有键按下状态，则确定；否则按键抖动处理。

第三，扫描键盘，得到按键的键号。

第四，判别闭合的键是否释放。

在系统初始化后，CPU必须反复轮流调用扫描式显示子程序和键盘输入程序。

在识别有键闭合后，执行规定的操作，然后再重新进人上述循环。

循环工作方式采用扫描键盘的工作方式，虽然能响应键输人的命令或数据，但是这种方式不管键盘上有无键按下，CPU总要定时扫描键盘；而应用系统在工作时，并不经常需要按键输入，因此，CPU常处于空扫描状态。

为了提高CPU的工作效率，可采用中断扫描工作方式，即只在键盘有键按下时发中断请求，CPU响应中断请求后，转中断服务程序，进行键盘扫描，识别键码。

中断扫描工作方式的一种简易键盘接口电路。

其直接由P1口中高、低字节构成4x4行列式键盘。

键盘的列线与P1口的低4位相接，键盘的行线接到Pl口的高4位。

图5中“与”门的4输入端分别与各列线相连，而输出端接单片机外部中断输入INT0。

初始化时，键盘行输出口全部置0。

当有键按下时，1NT0端为低电平，向CPU发出中断请求，若CPU开放外部中断，则响应该中断请求，进人中断服务程序。

此外还须注意保护与恢复现场。

2.2.2 矩阵键盘电路部分及其说明图2-4 矩阵键盘电路说明：本次设计采用循环扫描的方法，每次检测有按键按下，由于行列电平的变化，便开始查询此时行列电平值所对应的键盘编码，再由键盘编码输出对应的数码管显示编码并显示键值，由此按下一个按键，便可以得到相应的显示部分。

本设计可实现要求。

2.3 单片机最小系统及外围电路2.3.1 MAX232资料max232在这里作为电平转换功能，应用电路如下：图2-5 max232应用电路1）引脚图图2-6 max232引脚图2）电路说明：第一部分是电荷泵电路。

由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。

功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。

由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。

第三部分是供电。

15脚GND、16脚VCC（+5v）。