单片机课程设计实验项目设计.doc

单片机课程设计实验项目设计-设计论文
单片机课程设计实验项目设计
【摘要】针对单片机课程设计这门课程传统实验方式的不足之处,设计了一种新的实验项目;围绕“单片机系统设计方法”这一主线,从计算器系统电路的构成、仿真图的绘制、程序的编写、印制电路板的设计等方面对新项目的实施做了详细分析。
关键词单片机课程设计计算器系统实验课
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)01C-0163-03 单片机课程设计作为单片机原理课程的延伸,是一门以学生动手实践为主的实验课。本课程在传统的教学中一般会以单片机实验箱作为操作的平台。教师设计一个综合的实验项目,学生在实验箱上完成线路的连接程序的调试运行等操作,之后学生完成设计报告。单片机实验箱内模块众多、接线杂乱,与实际应用不符,不利于学生理解和掌握单片机控制系统的设计过程及调试方法。因此在单片机课程设计中有必要引入一种新的实验形式。该实验项目作为单片机课程设计的一个综合实验内容,既要做到有别于单片机原理课程的验证性实验,又要做到理论联系实际,具有一定的实用价值,还要能够体现单片机系统开发的流程,激发学生的学****兴趣,增强学生的动手能力。
鉴于此,开发了一个“计算器的设计”项目作为单片机课程设计的教学内容。本项目的要求如下:设计一个简易计算器,能实现8位数之内的加减乘除运算,并要求学生按照单片机控制系统的开发流程,完成电路的仿真、程序的编写、电路图绘制、PCB板制作、焊接调试等工作。
一、计算器项目总体设计
为了实现计算器的功能,本系统应由单片机、输入模块、显示模块、声光提示模块和电源模块几部分构成,其组成框图如图1所示。

(一)控制器的选择
本项目中选取STC90C58RD+单片机作为控制器。STC90C58RD+与AT89C51完全兼容,可直接替换。前者具备高达1280Btye的SRAM,32K字节flash存储器,29K字节EEPROM,更高的可靠性及更低的功耗,使得它被越来越多的单片机开发者选用。
(二)显示模块的设计
单片机系统的输出显示部分,可以选用液晶屏或者数码管。液晶屏价格相对较贵,驱动程序编写较复杂,而数码管具有价格低廉、驱动电路简单、控制程序容易编写等特点。而且本设计要求完成8位数范围内的计算,因此使用8位数码管作为显示器件。
(三)输入模块的设计
按键作为单片机系统人机交互的输入部分,有独立式按键和行列式按键之分。独立式按键占用单片机的IO口资源较多,不选用。本计算器项目中,需要输入0-9的数字键以及代表各种运算操作的按键,需要按键数量多,因此选用行列式键盘。行列式键盘通过对行线和列线的电平状态的组合来判断哪个键被按下,可以用较少的IO口得到较多的按键。在本设计中采用4×4的行列式按键。
(四)声光提示模块的设计
本设计中需要在按键按下时发出“嘀”提示音,而且在运算结果溢出的时候发出声光提示。溢出选用最常用的蜂鸣器和发光二极管作为声光提示模块。
二、计算器项目的仿真
在电路实际制作之前的仿真是单片机系统开发过程中一个非常重要的环节,通过仿真能够验证设计方案是否可行。本设计是一个单片机系统,既有电路的仿真又有程序的仿真,因此选用Proteus软件进行系统仿真。
仿真软件Proteus是英国Lab Center Electronics公司研制的EDA软件。它不但和普通仿真软件一样能够仿真模拟电路,最大的特色是能够仿真单片机及外围器件,能进行代码调试。
学生熟练掌握本软件的使用,对完成单片机项目的设计开发有较大的促进作用。
(一)仿真电路设计

单片机的最小系统指单片机工作的、由最少的电路构成的系统,包括晶振电路和复位电路。晶振X1和两个瓷片电容C1、C2构成了单片机的时钟电路。手动复位按键、电解电容C3和电阻R2构成单片机的上电复位和手动复位电路。

数码管的驱动由断码驱动和位选端驱动构成。单片机的P0口用于输出数码管的段码。由于P0口是标准的双向IO口,内部没有上拉电阻,因此P0口连了一个1K的排阻RP1。P2口的8个引脚用于控制8个数码管的位选端,分别经过Q2-Q9这8个三极管驱动8位数码管。

单片机的P1口连接一个4×4的行列式键盘。P1口的低4位作为行列式键盘的4条列线,高4位作为行列式键盘的4条行线。

声光提示电路由一个发光二极管和一个蜂鸣器构成。蜂鸣器由NPN型三极管Q1驱动。,三极管截止,蜂鸣器不会误动作。。发光二极管有P3.