C51单片机课设报告(进制转换)

单片机原理课程设计报告题目：51单片机实现进制转换

专业：信息工程

班级：信息101

学号：1004020307

小组成员： 1004020103

指导教师：吴叶兰

北京工商大学计算机与信息工程学院

题目：51单片机实现进制转换

1、设计目的

1）熟悉51单片机的编程；

2）熟悉单片机开发的基本焊接；

3）熟悉单片机元件的使用方法；

4）熟悉C51的软件开发环境（编程软件Keil、烧录软件STC_ISP_v479）

2、设计要求

1）按键输入数据，具有确定和清零功能；

2）1602液晶屏幕显示，具有显示输入输出和提示功能；

3）2,、8、10、16进制数可任意互相转化；

3、硬件电路设计（包括电路图及说明）

1）控制模块：

控制模块是由1块STC89C52、1个12MHz无源晶振、1个复位电路22uF电容、1个1k欧姆电阻、1个8位1k欧姆排阻组成。

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。芯片实际选用的STC89C52与 protues模拟电路图中的AT89C52功能基本相同，区别在于烧录程序的方式。

2）显示模块：

显示模块由1块1602液晶显示屏、16根数据线组成。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。液晶显示屏际实际选用的是QC1602A与 protues模拟电路图中的LM016功能基本相同。

3）按键输入模块：

按键输入模块由1块4*4矩阵键盘、8根数据线组成、2个独立按键。

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，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。实际电路中使用的是集成的1块4*4矩阵键盘，跟protues模拟电路图中的16个独立按键相比体积更小，实现的功能相同。

电路图（protues）

4）全局设计：通过STC89C52的P3.0-P3.7口读入4*4矩阵键盘的按键输入数据，STC89C52的P0.0-P0.7先接入8位1k欧姆排阻作上拉电阻，再接入1602液晶屏幕的数据口D01-D07,输出数据到1602液晶屏幕，液晶屏幕显示读到的数据。P2.1-P2.3口分别接入1602的RS、RW、E控制读写。P2.4-P2.5口分别接入1独立按键最为“确定”键和“清零”键。STC89C52的RST接VCC电源，即上点就复位。XTAL1,XTAL2接12MHz无源晶振。

4、 软件设计（包括流程图及程序）

1）程序流程图：

开始

初始化LCD ，

定义变量

开启光标闪烁

LCD 清屏

进制变量赋初

值

LCD 显示”Enter IN system”

扫描4*4矩阵

键盘

返回扫键值并

处理输出处理后键值到LCD

读入数据

LCD 显示”Enter IN number”

扫描清零键键值

扫描确定键键值

判断输入进制正误

LCD 显示”Wron g system”

qlbz=0

扫描确定键键值

qdbz=1

读数变量赋初

值

扫描4*4矩阵

键盘

返回扫键值并

处理

输出处理后键值到LCD

读入数据

扫描清零键键值

扫描确定键键值

qlbz=0

LCD 显示”Enter OUT system”

进制变量赋初

值

扫描4*4矩阵

键盘

返回扫键值并处理

输出处理后键值到LCD

qdbz=0

正确

错误

qdbz=0

qlbz=1

qdbz=0

qdbz=1

qdbz=1

qlbz=1

读入数据

扫描清零键键值

扫描确定键键值

qlbz=0

判断输入进制正误

qdbz=0

qlbz=1

qdbz=1

LCD 显示”Wron g system”扫描确定键键值

错误

qdbz=0

qdbz=1

进制转换运算

正确

LCD 显示” The OUT number”

输出运输后数据到LCD

扫描确定键键值

qdbz=0

qdbz=1

2）程序代码：

#include //

#include

sbit RS = P2^1; //定义端口

sbit RW = P2^2;

sbit EN = P2^3;

sbit QL = P2^4; //外接清零端口

sbit QD = P2^5; //外接确定端口

sbit wela=P2^7;//锁存器控制端定义

unsigned int qlbz=0;

unsigned int qdbz=0;

#define RS_CLR RS=0

#define RS_SET RS=1

#define RW_CLR RW=0

#define RW_SET RW=1

#define EN_CLR EN=0

#define EN_SET EN=1

#define DataPort P0

#define KeyPort P3

unsigned char code asc_code[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};//

转换成液晶显示的字符

/*------------------------------------------------

uS延时函数

------------------------------------------------*/

void DelayUs2x(unsigned char t)

{

while(--t);

}

/*------------------------------------------------ mS延时函数

------------------------------------------------*/ void DelayMs(unsigned char t)

{

while(t--)

{

//大致延时1mS

DelayUs2x(245);

DelayUs2x(245);

}

}

/*------------------------------------------------

判忙函数

------------------------------------------------*/ bit LCD_Check_Busy(void)

{

DataPort= 0xFF;

RS_CLR;

RW_SET;

EN_CLR;

_nop_();

EN_SET;

return (bit)(DataPort & 0x80);

}

/*------------------------------------------------

写入命令函数

------------------------------------------------*/ void LCD_Write_Com(unsigned char com)

{

while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待

RS_CLR;

RW_CLR;

EN_SET;

DataPort= com;

_nop_();

EN_CLR;

}

/*------------------------------------------------

写入数据函数

------------------------------------------------*/

void LCD_Write_Data(unsigned char Data)

{

while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待

RS_SET;

RW_CLR;

EN_SET;

DataPort= Data;

_nop_();

EN_CLR;

}

/*------------------------------------------------

清屏函数

------------------------------------------------*/

void LCD_Clear(void)

{

LCD_Write_Com(0x01);

DelayMs(5);

}

/*------------------------------------------------

写入字符串函数

------------------------------------------------*/

void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) {

if (y == 0)

{

LCD_Write_Com(0x80 + x);

}

else

{

LCD_Write_Com(0xC0 + x);

}

while (*s)

{

LCD_Write_Data( *s);

s ++;

}

}

/*------------------------------------------------

写入字符函数

------------------------------------------------*/

void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) {

if (y == 0)

{

LCD_Write_Com(0x80 + x);

}

else

{

LCD_Write_Com(0xC0 + x);

}

LCD_Write_Data( Data);

}

/*------------------------------------------------

初始化函数

------------------------------------------------*/

void LCD_Init(void)

{

LCD_Write_Com(0x38); /*显示模式设置*/

DelayMs(5);

LCD_Write_Com(0x38);

DelayMs(5);

LCD_Write_Com(0x38);

DelayMs(5);

LCD_Write_Com(0x38);

LCD_Write_Com(0x08); /*显示关闭*/

LCD_Write_Com(0x01); /*显示清屏*/

LCD_Write_Com(0x06); /*显示光标移动设置*/

DelayMs(5);

LCD_Write_Com(0x0C); /*显示开及光标设置*/

}

/*------------------------------------------------

按键扫描函数0，返回小键盘扫描键值

------------------------------------------------*/

unsigned char KeyScan(void) //键盘扫描函数，使用行列反转扫描法{

unsigned char cord_h,cord_l;//行列值中间变量

KeyPort=0x0f; //行线输出全为0

cord_h=KeyPort&0x0f; //读入列线值

if(cord_h!=0x0f) //先检测有无按键按下

{

DelayMs(100); //去抖

if((KeyPort&0x0f)!=0x0f)

{

cord_h=KeyPort&0x0f; //读入列线值

KeyPort=cord_h|0xf0; //输出当前列线值

cord_l=KeyPort&0xf0; //读入行线值

while((KeyPort&0xf0)!=0xf0);//等待松开并输出

return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值

}

}return(0xff); //返回该值

}

/*------------------------------------------------

按键扫描函数1，返回确定键扫描键值

------------------------------------------------*/ unsigned char KeyScanQD(void) //键盘扫描函数

{

if(QD != 1) //先检测有无按键按下

{

DelayMs(100); //去抖

if(QD != 1)

{

while(QD == 0);//等待松开并输出

}

qdbz=1;

}return(0); //返回该值

}

/*------------------------------------------------ 按键扫描函数2，返回清零键扫描键值

------------------------------------------------*/ unsigned char KeyScanQL(void) //键盘扫描函数

{

if(QL != 1) //先检测有无按键按下

{

DelayMs(100); //去抖

if(QL != 1)

{

while(QL == 0);//等待松开并输出

}

qlbz=1;

}return(0); //返回该值

}

/*------------------------------------------------ 按键值处理函数，返回扫键值

------------------------------------------------*/ unsigned char KeyPro(void)

{

switch(KeyScan())

{

case 0x7e:return 1;break;//0 按下相应的键显示相对应的码值 case 0x7d:return 2;break;//1

case 0x7b:return 3;break;//2

case 0x77:return 4;break;//3

case 0xbe:return 5;break;//4

case 0xbd:return 6;break;//5

case 0xbb:return 7;break;//6

case 0xb7:return 8;break;//7

case 0xde:return 9;break;//8

case 0xdd:return 0;break;//9

case 0xdb:return 10;break;//a

case 0xd7:return 11;break;//b

case 0xee:return 12;break;//c

case 0xed:return 13;break;//d

case 0xeb:return 14;break;//e

case 0xe7:return 15;break;//f

default:return 0xff;break;

}

}

/*------------------------------------------------

主函数

------------------------------------------------*/

void main(void)

{

unsigned int i,j,k,kk,Jz,num,n,t1,t2,a,b,x,y;

unsigned char jinzhishu1[2],jinzhishu2[2];

unsigned char dushu[16];

unsigned char dushu2[16];

LCD_Init();

wela=1;P0=0Xff;wela=0;//关闭数码管

LCD_Write_Com(0x0F);//光标开，光标闪烁开

while (1)

{

LCD_Clear();

/*下为输入部分 *******************************************/

A1:

jinzhishu1[1]=' ';

jinzhishu1[2]=' ';

LCD_Write_String(0,0,"Enter IN system");

i=0;

while(qdbz==0)

{

Jz=KeyPro();

if(Jz!=0xff)

{

LCD_Write_Char(i,1,asc_code[Jz]);//依次显示输入字符 jinzhishu1[i]=asc_code[Jz];

i++;

}

KeyScanQD();

KeyScanQL();

if (qlbz==1)

{

qlbz=0; LCD_Clear(); i=0; j=0;

goto A1;

}

if(i==2) qdbz=1;

}

qdbz=0;

LCD_Write_String(0,1," ");

if (jinzhishu1[0]=='1'&&jinzhishu1[1]=='0') a=10;

else if (jinzhishu1[0]=='2'&&jinzhishu1[1]==' ') a=2;

else if (jinzhishu1[0]=='8'&&jinzhishu1[1]==' ') a=8;

else if (jinzhishu1[0]=='1'&&jinzhishu1[1]=='6') a=16;

else

{

LCD_Write_String(0,0,"Wrong IN system");

while(qdbz==0)

{

KeyScanQD();

}

qdbz=0;

goto A1;

}

A2:

for(i=0;i<16;i++)

{

dushu2[i]=' ';

dushu[i]=' ';

}

LCD_Write_String(0,0,"Enter IN number");

i=0;

while(qdbz==0)

{

num=KeyPro();

if(num!=0xff)

{

LCD_Write_Char(i,1,asc_code[num]);//依次显示输入字符

dushu2[i]=num;

i++;

}

KeyScanQD();

KeyScanQL();

if (qlbz==1)

{

qlbz=0; LCD_Clear(); i=0; j=0;

goto A2;

}

if(i==15) qdbz=1;

}

n=i;

qdbz=0;

LCD_Write_String(0,1," ");

A3:

jinzhishu2[1]=' ';

jinzhishu2[2]=' ';

LCD_Write_String(0,0,"Enter OUT system");

i=0;

while(qdbz==0)

{

Jz=KeyPro();

if(Jz!=0xff)

{

LCD_Write_Char(i,1,asc_code[Jz]);//依次显示输入字符

jinzhishu2[i]=asc_code[Jz];

i++;

}

KeyScanQD();

KeyScanQL();

if (qlbz==1)

{

qlbz=0; LCD_Clear(); i=0; j=0;

goto A3;

}

if(i==2) qdbz=1;

}

qdbz=0;

LCD_Write_String(0,1," ");

if (jinzhishu2[0]=='1'&&jinzhishu2[1]=='0') b=10;

else if (jinzhishu2[0]=='2'&&jinzhishu2[1]==' ') b=2;

else if (jinzhishu2[0]=='8'&&jinzhishu2[1]==' ') b=8;

else if (jinzhishu2[0]=='1'&&jinzhishu2[1]=='6') b=16;

else

{

LCD_Write_String(0,0,"Wrong OUT system");

while(qdbz==0)

{

KeyScanQD();

}

qdbz=0;

goto A3;

}

/*下为运算部分 *******************************************/ n=n-1;

t2=dushu2[0];

for(j=0;j

{

t1=t2*a;

t2=t1+dushu2[j+1];

}

x=t2; //输入的10进制数先转为10进制

for(j=0;x>=b;j++)

{

y=x%b;

x=x/b;

dushu[j]= asc_code[y];

}

y=x;

dushu[j]= asc_code[y];

k=j;

kk=j;

for(i=0;i<=kk;i++,k--)

{

dushu2[i]=dushu[k];

}

for(i=0;i<=kk;i++)

{

dushu[i]=dushu2[i];

}

/*下为输出部分 *******************************************/ LCD_Write_String(0,0,"The OUT number");

LCD_Write_String(0,1," ");

LCD_Write_String(0,1,dushu);

while(qdbz==0)

{

KeyScanQD();

KeyScanQL();

}

qdbz=0;

}

}

5、调试过程（包括出现的问题及解决的方法，以及要改进的地方，体会）

1）硬件调试：

焊接最小系统板完成之后就开始测试是否有焊接错误，首先是检验单片机的底座针脚是否联通，通过LED灯测试证明了所有的底座针脚焊接无误。接着开始焊接排阻，电容，晶振等器件。最后引出两个针脚插座作为VCC和GND的插口。接下来焊接独立按键和VCC、GND模块，完成后通过LED灯测试按键效果，证明焊接无误。

焊接工作完成后开始连线，连接控制模块和显示模块，连接控制模块和按键模块，连接各模块VCC、GND口到VCC和GND的专用插口。

烧录入液晶显示范例程序，按键显示范例程序，测试硬件部分正常。

2）软件调试：

先编写子函数程序：延时函数、判忙函数、写入命令函数、写入数据函数、清屏函数、写入字符函数、写入字符穿函数、LCD初始化函数、4*4矩阵按键扫描函数、确定/清零键扫描函数、矩阵按键值处理函数。最后开始编写进制转换的主函数程序。通过Keil编译软件编译，用STC_ISP_v479烧录程序到单片机，利用学习开发板的集成按键、显示屏模块测试代码。

最先遇到的问题是读入按键值的问题，由于需要循环扫描的速度很快，实时监听键盘，多导致不能在同一个循环同时保持LCD的单个字符输出。最后为了让LCD的逐一输出正常，在实时扫描的循环体内内嵌入一个判断语句，把LCD输出语句放入判断内，这样既保证了键盘的实时监听，也保证了LCD显示屏的单个字符逐一正常输出。

接下来遇到的问题是键盘接收到的字符不能直接用于显示，由于读到的是有按键值处理函数的返回值，而显示的值却是要求ASCII型字符。所以最后决定在开头编写转码函数表，把返回的1-16char型数字转成ASCII型的“0-9”“A-F”。如此就使得LCD能够显示所希望得到的字符。但再往下进行进制转换的具体实施发现，转成的ASCII码无法进行加减乘除运算，而原先的返回值是char型，也不确定是否能进行运算，同时也开始考虑int型变量是否需要使用。最后经查阅资料发现，无论是char还是int型，都能直接被读取为机器语言进行运算，唯一区别是char型是1个字节，int型是2个字节的变量。于是通过字符型数组储存读到的

按键返回值，并进行运算。

通过之前积累的编程经验，采用的转进制方法是通过把所有进制数都转成十进制数作为中间数，然后在把中间数转为需要的进制数。实施的初步阶段没有什么大问题，但是遇到大于255的10进制数的时候，发现运算出现了溢出，再次查阅资料发现了char型变量最多能够表示0-255的10进制数，于是将此部分运算的中间变量设为int型，这样能够容纳的范围就变成了0-65535.

最后是输出运算的结果让LCD，这其中也费了一番功夫，把底层运算的结果转成能够在LCD上显示的ASCII型又用到了转码过程。到此软件调试基本告一段落，期间遇到的细节上的小问题数不胜数，最后在经过无数次修改程序烧录调试后得到了圆满解决。

最终软件调试成功时的烧录统计次数：127

6、实验结果（将运行结果拍照）

输入2进制

输入2进制数100011110

输出8进制

输出8进制数 436