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1、武漢理工大學《硬件綜合設計》課程設計說明書
學 號：
0121010340704
課 程 設 計
題 目
數字顯示與鍵盤輸入例程設計
學 院
計算機科學與技術學院
專 業(yè)
計算機科學與技術
班 級
姓 名
指導教師
2013
年
7
月
1
日
目 錄
課程設計說明書 ....................................................................
2、............................. 2
數字顯示與鍵盤輸入設計................................................................................... 3
1.系統(tǒng)描述：........................................................................................................ 3
1.1實驗目的 ...........................................
3、...................................................... 3
1.2實驗設備：............................................................................................... 3
1.3設計要求：............................................................................................... 3
2.設計過程：...............
4、......................................................................................... 3
2.1設計原理：............................................................................................... 3
2.2操作命令：.....................................................................................
5、.......... 5
2.3操作過程：............................................................................................... 8
2.3.1硬件連接：.......................................................................................... 8
2.3.2軟件設計：...................................................
6、....................................... 9
2.3.3設計成功標志：................................................................................. 10
2.4程序設計：.............................................................................................. 10
2.5程序代碼 ...............................
7、................................................................. 10
3.調試過程 ......................................................................................................... 15
3.1程序編譯調試 ........................................................................................ 15
3.2
8、在線編程寫入程序 ................................................................................ 16
3.3實驗結果顯示 ........................................................................................ 16
4.課程設計總結：.........................................................................................
9、...... 17
本科生課程設計成績評定表 ............................................................................. 18
課程設計任務書
學生姓名： 楊星 專業(yè)班級： 計算機1007班
指導教師： 唐祖鍇 工作單位：計算機科學與技術學院
題 目: 數字顯示與鍵盤輸入設計
初始條件：
1. 課程設計使用ZG211硬件綜合實驗平臺（8051單片機），配有課程設計接口芯片和輔助芯片以及器件；
2. ZG211有程序設計集成開發(fā)環(huán)境，程序設計語言為
10、C語言；
3. ZG211硬件綜合實驗平臺使用說明書；
要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，撰寫說明書具體要求）
1. 學習使用ZG211硬件綜合實驗平臺，程序設計集成開發(fā)環(huán)境；
2. 根據課程設計題目，進行需求分析，搞清楚課程設計需要設計需求和需要解決的設計內容。
3. 查閱和學習課程設計題目需要的接口芯片資料，掌握接口芯片的使用方法和編程要領。查閱和學習課程設計題目需要的輔助芯片以及器件資料。
4. 設計接口芯片和輔助芯片以及器件與8051單片機連接硬件電路原理圖。
5. 設計與硬件電路原理圖對應的C語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。在集成開
11、發(fā)環(huán)境中調試程序。給出程序的詳細注釋。能夠解釋使用程序模擬電路時序信號和數據。
6. 撰寫課程設計報告，1）詳細陳述以上的設計過程；2）詳細陳述電路的調試過程。
時間安排：
第17周：
1. 熟悉ZG211硬件綜合實驗平臺，KEILC UVISION2 集成開發(fā)環(huán)境；查閱接口芯片資料，熟悉接口芯片和它的使用方法。
2. 設計硬件電路原理圖，。
第18周：
1. 使用C語言或匯編語言設計和調試接口程序。
2. 撰寫計算機硬件綜合設計報告。
指導教師簽名： 年 月 日
系主任（或責任教師）簽名：
12、 年 月 日
數字顯示與鍵盤輸入設計
1. 系統(tǒng)描述：
1.1實驗目的：
1> 掌握對單片機IO口的操作，及中斷的應用
2> 掌握顯示接口芯片CH451的運用
1.2實驗設備：
1> PC 機一臺
2> ZG-211 單片機系統(tǒng)實驗板一塊
3> 實驗連接線若干
4> 芯片：CH451，89S52
5> 并口編程線一根
6> 配套電源1 個
實驗板實物圖：
1.3設計要求：
1> 能正常操作LED數碼顯示
2> 能通過中斷方式接收按鍵信息
2. 設計過程：
2.1設計原理：
本實驗的顯示接口采用 CH451 芯片。該芯片整合了
13、數碼管顯示驅動和鍵盤掃描控制可以動態(tài)驅動8 位數碼管或者64 位LED，具有BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行64 鍵的鍵盤掃描；芯片內部有多個寄存器控制整個芯片的運行，其中有8 個寄存器存入所要顯示的數字，每個寄存器有8 位，每一位控制一個數碼管其中的一段（1 為點亮，0 為熄滅）。單片機通過4 根信號線（串行數據輸入線DIN、串行數據時鐘線DCLK、串行數據加載線LOAD、串行數據輸出線DOUT）控制CH451，顯示數據，同時通過CH451 對鍵盤的掃描，達到人機交換信息的目的。該芯片與實驗板相關器件連接原理圖如下：
CH451原理圖
CH451引腳圖
14、
2.2操作命令：
CH451操作命令表
1> 空操作：0000XXXXXXXXB
空操作命令不對CH451 產生任何影響。為了在不影響CH451 的前提下變化DCLK 以清除看門狗計時，也可以發(fā)送空操作命令?？詹僮髅羁梢灾话l(fā)送有效數據B8～B11，簡化描述是0^0^0^0^↑。
2> 芯片內部復位：001000000001B
內部復位命令將CH451 的各個寄存器和各種參數復位到默認的狀態(tài)。芯片上電時，CH451總是被復位，此時各個寄存器均復位為0，各種參數均恢復為默認值。
3> 字數據左移：001100000000B
字數據左移命令將CH451 的
15、字數據左移一次，即從DIG0 向DIG7 移動一位，然后最右邊的DIG0 補進數據00H。例如，在數碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數據左移命令，顯示變?yōu)椤?654321 ”（不譯碼方式）或者“76543210”（BCD 譯碼方式）。
4> 字數據右移：001100000010B
字數據右移命令將CH451 的字數據右移一次，即從DIG7 向DIG0 移動一位，然后最左邊的DIG7 補進數據00H。例如，在數碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數據右移命令，顯示變?yōu)椤?8765432”（不譯碼方式）或者“08765432”（BCD 譯碼方式）
16、。
5> 字數據左循環(huán)：001100000001B
字數據左循環(huán)命令將CH451 的字數據左循環(huán)一次，即從DIG0 向DIG7 移動一位，然后最右邊的DIG0 補進原DIG7 的數據。例如，在數碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數據左循環(huán)命令，顯示變?yōu)椤?6543218”。
6> 字數據右循環(huán)：001100000011B
字數據右循環(huán)命令將CH451 的字數據右循環(huán)一次，即從DIG7 向DIG0 移動一位，然后最左邊的DIG7 補進原DIG0 的數據。例如，在數碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數據右循環(huán)命令，顯示變?yōu)椤?8765432”
17、。
7> 設定系統(tǒng)參數：010000000[WDOG][KEYB][DISP]B
設定系統(tǒng)參數命令用于設定CH451 的系統(tǒng)級參數：看門狗使能WDOG，鍵盤掃描使能KEYB，顯示驅動使能DISP。各個參數均通過1 位數據控制，將相應的數據位置為1 則啟用該功能，否則關閉該功能（默認值）。例如，命令數據010000000101B 表示啟用看門狗的功能、關閉鍵盤掃描的功能、啟用顯示掃描驅動的功能。
8> 設定顯示參數：0101[MODE][LIMIT][INTENSITY]B
設定顯示參數命令用于設定CH451 的顯示參數：譯碼方式MODE，掃描極限LIMIT，顯示亮度INTENSITY。
18、譯碼方式MODE 通過1 位數據控制，置1 時選擇BCD 譯碼方式，置0 時選擇不譯碼方式（默認值）。掃描極限LIMIT 通過3 位數據控制，數據001B～111B 和000B 分別設定掃描極限為1～7 和8（默認值）。顯示亮度INTENSITY 通過4 位數據控制，數據0001B～1111B 和0000B 分別設定顯示驅動占空比為1/16～15/16 和16/16（默認值）。例如，命令數據010101110000B 表示選擇不譯碼方式、掃描極限為7、顯示驅動占空比為16/16；命令數據010110001010B 表示選擇BCD 譯碼方式、掃描極限為8、顯示驅動占空比為10/16。
9> 設
19、定閃爍控制：0110[D7S][D6S][D5S][D4S][D3S][D2S][D1S][D0S]B
設定閃爍控制命令用于設定CH451 的閃爍顯示屬性：D7S～D0S 分別對應于8 個字驅動DIG7～DIG0。閃爍屬性D7S～D0S 分別通過1 位數據控制，將相應的數據位置為1 則使能閃爍顯示，否則為正常顯示，不閃爍（默認值）。例如，命令數據011000100001B 表示設定數碼管DIG5 和DIG0 閃爍顯示，其余數碼管正常顯示，不閃爍。
10> 加載字數據：1[DIG_ADDR][DIG_DATA]B
加載字數據命令用于將字數據DIG_DATA 寫入DIG_ADDR 指定地址的
20、數據寄存器中。DIG_ADDR 通過3 位數據指定數據寄存器的地址，數據000B～111B 分別指定地址0～7，對應于DIG0～DIG7 引腳驅動的8 個數碼管。DIG_DATA 是8 位的字數據。例如，命令數據100001111001B 表示將字數據79H 寫入第1 個數據寄存器，如果是不譯碼方式，則DIG0引腳驅動的數碼管將顯示E；命令數據110010001000B 表示將字數據88H 寫入第5 個數據寄存器，如果是BCD 譯碼方式，則DIG4 引腳驅動的數碼管將顯示8.
11> 讀取按鍵代碼：0111XXXXXXXXB
讀取按鍵代碼命令用于獲得CH451 最近檢測到的有效按鍵的按鍵代
21、碼。該命令是唯一的具有數據返回的命令，CH451 從DOUT 引腳輸出按鍵代碼，按鍵代碼總是7 位數據，最高位是狀態(tài)碼，位5～位0 是掃描碼。讀取按鍵代碼命令的位數據B0～B7 可以是任意值，所以控制器可以將該操作命令縮短為4 位數據B8～B11。例如，CH451 檢測到有效按鍵并中斷，按鍵代碼是5EH，簡化描述1^1^1^0^↑H^L^H^H^H^H^L^表示先向CH451 發(fā)出讀取按鍵代碼命令0111XXXXXXXXB，然后從DOUT 獲得按鍵代碼5EH。
CH451BCD碼譯碼表
2.3實驗步驟：
2.3.1硬件連接：
CH451
22、
CPU
89S52
J5_89S52
P34
P15
P33
P32
J23_CH451
LOAD
DCLK
DIN
DOUT
將并口線插在實驗板與 PC 機的并口插座上；
按上圖 連接實驗線路；
仔細檢查無誤后，接通電源。（圖中箭頭表示需要接線的地方）
其器件內部結構為：
2.3.2軟件設計：
進入 KEILC 環(huán)境編寫程序。89S52 首先向DIN 發(fā)送一個上升沿，通知CH451 數據線使能,然后89S52 發(fā)送010000000101，010110000
23、000，通知CH451 打開鍵盤掃描功能,開啟顯示功能，選擇BCD 譯碼方式，在就可以向每個顯示寄存器送入要顯示的數據。例如：八個數碼管全顯示“8”時送入的二進制數據為：100000001000；
100100001000；
101000001000；
101100001000；
110000001000；
110100001000；
111000001000；
111100001000；
打開 89S52 的外部中斷1，并設置為下降沿中斷方式，當KEY1-KEY5 任一鍵按下時，CH451的DOUT 腳會產生一個下降沿，這時89S52 便會產生一個中斷，并進入中斷程序。中斷程
24、序中，應首先關閉中斷，然后向CH451 發(fā)送讀鍵值指令（0111），讀取鍵值。KEY1-KEY5 的鍵值分別為：0X40,0X49,0X52,0X5B,0X64.
程序編譯成功后，打開聯(lián)機下載軟件，將HEX 文件下載到89S52 中，觀看程序運行結果，如有問題則修改程序，再次下載。調試成功后,將送顯程序，和讀取鍵值程序，各寫成一個函數，供后續(xù)實驗模塊調用。
2.3.3設計成功標志：
1> 啟動實驗板，自動顯示“--------”
2> 按下1 號按鍵，顯示“001”
3> 按下2 號按鍵，顯示“002”
4> 按下3 號按鍵，顯示“003”
5> 按下4 號按鍵，顯示
25、“004”
6> 按下5 號按鍵，顯示“005”
2.4程序設計：
程序原理圖
2.5 程序代碼：
/********************************************************\
| 項目 武漢理工大學教學實驗板（ZG211 定制） |
| 文件 Display.c |
| 功能 LED顯示演示程序 |
| 編寫 中格電子 |
| 創(chuàng)建時間 2005/09/08 |
| 版本 1.0
26、 |
| 版本說明 |
| 修改歷史 |
| 修改原因 |
| 修改時間 |
| 修改后特性 |
\********************************************************/
#include "reg52.h"
#include "def.h"
#include "display.h"
#include "sub.h"
#include "func.h"
extern unsigned char key_prin
27、t;
extern unsigned char key_data;
/*******************************************************\
| 函數名 send_disp_data |
| 函數功能 向CH451芯片發(fā)送命令 |
| 參數 comm ： 命令體 |
| _data ： 命令參數 |
| 返回值 無 |
\*******************************************************/
void send_disp
28、_data(unsigned char comm, unsigned char _data)
{
unsigned char i;
//送8BIT數據
for(i=0;i<8;i++)
{
DIN = (_data>>i)&0x01;
DCLK = 1;
DCLK = 0;
DCLK = 1;
}
//送4BIT命令
for(i=0;i<4;i++)
{
DIN = (comm>>i)&0x01;
DCLK = 1;
DCLK = 0;
DCLK = 1;
}
LOAD=1;
29、
LOAD=0;
LOAD=1;
}
/*******************************************************\
| 函數名 send_comm |
| 函數功能 向CH451芯片發(fā)送命令 |
| 參數 comm ： 命令體 |
| 返回值 無 |
\*******************************************************/
void send_comm(unsigned char comm)
{
unsigned char
30、 i;
//送4BIT命令
for(i=0;i<4;i++)
{
DIN = (comm>>i)&0x01;
DCLK = 1;
DCLK = 0;
DCLK = 1;
}
LOAD=1;
LOAD=0;
LOAD=1;
}
/*******************************************************\
| 函數名 disp_initialize |
| 函數功能 向CH451芯片發(fā)送初始化命令 |
| 參數 無 |
| 返回值 無
31、 |
\*******************************************************/
void disp_initialize()
{
chang_4052(1);
DIN=0;
DIN=1;
DCLK=1;
LOAD=1;
DOUT=1;
send_disp_data( CH451_SETSYS, 0x03); //設定系統(tǒng)參數
send_disp_data( CH451_SETDIS, 0x80); //設定顯示參數
}
/***********************************
32、********************\
| 函數名 key |
| 函數功能 中斷函數，獲取當前按鍵狀態(tài) |
| 參數 無 |
| 返回值 無 |
\*******************************************************/
void key() interrupt 0
{
unsigned char i,temp;
EX0 = 0; //關中斷
key_data = 0;
temp = 0;
send_comm(CH451_KEY
33、);
for(i=0; i<7; i++)
{
temp = DOUT;
key_data = key_data|(temp<<(6-i));
DCLK=1;
DCLK=0;
DCLK=1;
}
EX0 = 1; //中斷
}
/*******************************************************\
| 函數名 Display_TEST |
| 函數功能 測試顯示LED數碼管 |
| 參數 無 |
| 返回值 無
34、 |
\*******************************************************/
void Display_TEST()
{
//初始化顯示芯片
disp_initialize();
//延時
delay_1ms(100);
//送顯“12345678”
send_disp_data( CH451_LOAD0, 0x01);
send_disp_data( CH451_LOAD1, 0x02);
send_disp_data( CH451_LOAD2, 0x03);
send_disp_data( CH4
35、51_LOAD3, 0x04);
send_disp_data( CH451_LOAD4, 0x05);
send_disp_data( CH451_LOAD5, 0x06);
send_disp_data( CH451_LOAD6, 0x07);
send_disp_data( CH451_LOAD7, 0x08);
delay_1ms(200);
//延時
delay_1ms(200);
//開中斷，接受按鍵信息
EX0=1;
//"--------"
send_disp_data( CH451_LOAD0, 0x12);
sen
36、d_disp_data( CH451_LOAD1, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD2, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD3, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD4, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD5, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD6, 0x12);
send_disp_data( CH451_LOAD7, 0x12);
}
/********************************
37、***********************\
| 函數名 display_int |
| 函數功能 顯示一個整數 |
| 參數 無 |
| 返回值 無 |
\*******************************************************/
void display_int(unsigned int m)
{
send_disp_data( CH451_LOAD0, 0x10);
send_disp_data( CH451_LOAD1, 0x10);
send_dis
38、p_data( CH451_LOAD2, 0x10);
if (m/10000)
{
send_disp_data( CH451_LOAD3, m/10000);
}
else
{
send_disp_data( CH451_LOAD3, 0x10);
}
if ((!(m/1000)%10)&&(!(m/10000)))
{
send_disp_data( CH451_LOAD4, 0x10);
}
else
{
send_disp_data( CH451_LOAD4, (m/1000)%10);
}
send
39、_disp_data( CH451_LOAD5, (m/100)%10);
send_disp_data( CH451_LOAD6, (m/10)%10);
send_disp_data( CH451_LOAD7, m%10);
}
3. 調試過程：
3.1 程序編譯調試：其成功結果顯示為
3.2 在線編程寫入程序：其成功結果顯示為
3.3 實驗結果顯示：按連接圖連線，將已給出程序下載到89S52中運行。
按鍵顯示結果分別為：
1> 啟動實驗板，自動顯示“--------”
2> 按下1 號按鍵，顯示“001”
3
40、> 按下2 號按鍵，顯示“002”
4> 按下3 號按鍵，顯示“003”
5> 按下4 號按鍵，顯示“004”
6> 按下5 號按鍵，顯示“005”
4. 課程設計總結：
本次課程設計是我們學習使用ZG211硬件綜合實驗平臺，程序設計集成開發(fā)環(huán)境，并使用C語言利用該硬件平臺進行“數字顯示與鍵盤輸入”的例程設計，通過此次設計，使我對ZG211硬件綜合實驗平臺有了進一步的了解，受益匪淺。
在實驗的開始階段，由于對電路板的結構等不熟悉，認為此次實驗異常困難，而且同時因首次利用該電路板來編程實現(xiàn)功能，所以在設計初期遇到了許多困惑，后在通過對《ZG211單片機系統(tǒng)實驗指導書》和各芯片資料
41、的仔細學習，才對實驗的原理，流程有了進一步的了解，在明白在對“數字顯示與鍵盤輸入”的設計中，實現(xiàn)較為容易，連接的導線僅有4條，只是在對keilc51軟件和在線編程軟件的使用花費了一定時間，后將其代碼導入單片機，能正確得到實驗結果，設計成功！
在此次實驗中，雖然自己的題目較為簡單，不過仍使我學到了較多東西，那就是對ZG211硬件綜合實驗平臺有了進一步理解，并能集合keilc51和在線編程軟件進行編程實踐，是將我們的軟件編程與硬件設計的一次有機地集合，使我不再孤立對待軟件與硬件，相信對我以后的工作和學習有很大的幫助！
42、
本科生課程設計成績評定表
班級：計算機1007班 姓名： 楊星 學號：0121010340704
序號
評分項目
滿分
實得分
1
學習態(tài)度認真、遵守紀律
10
2
設計分析合理性
10
3
設計方案正確性、可行性、創(chuàng)造性
20
4
設計結果正確性
40
5
設計報告的規(guī)范性
10
6
設計驗收
10
總得分/等級
評語：
注：最終成績以五級分制記。優(yōu)（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、
及格（60-69分）、60分以下為不及格
指導教師簽名：
2013 年 月 日
19
數字顯示與鍵盤輸入設計課程設計
