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1、武漢理工大學課程設計 學 號： 012111034 課 程 設 計 題 目 數(shù)字顯示與鍵盤輸入設計 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 袁小玲 2013 年 7 月 4 日 目錄 課程設計任務書 2 數(shù)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 1.2實驗設備： 3 1.3實驗要求： 3 2.實驗過程： 3 2.1實驗原理： 3 2.2實驗步驟： 8 2.2.2軟件設計

2、： 9 2.2.3設計成功標志： 10 2.3程序設計： 10 2.4 程序代碼： 11 3.調(diào)試過程： 15 3.1 程序編譯調(diào)試 15 4.課程設計總結(jié) 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： 專業(yè)班級： 計算機zy1101班 指導教師： 袁小玲 工作單位：計算機科學與技術學院 題 目: 數(shù)字顯示與鍵盤輸入例程設計 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

3、序設計語言為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(jù)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(nèi)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

4、圖。在集成開發(fā)環(huán)境中調(diào)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(shù)據(jù)。 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(diào)試過程。 時間安排： 第187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19周： 1. 使用C語言或匯編語言設計和調(diào)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：

5、 年 月 日 數(shù)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 1.3實驗要求： 1> 能正常操作LED數(shù)碼顯示 2> 能通過中斷方式接收按鍵信息 2.實驗過程： 2.1實驗原理： 本實驗的顯示接口采用 CH451 芯片。該芯片整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤

6、掃描控制可以動態(tài)驅(qū)動8 位數(shù)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(nèi)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(shù)字，每個寄存器有8 位，每一位控制一個數(shù)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(shù)據(jù)輸入線DIN、串行數(shù)據(jù)時鐘線DCLK、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT）控制CH451，顯示數(shù)據(jù)，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 CH451操作

7、命令表 1> 空操作：0000XXXXXXXXB 空操作命令不對CH451 產(chǎn)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。空操作命令可以只發(fā)送有效數(shù)據(jù)B8～B11，簡化描述是0^0^0^0^↑。 2> 芯片內(nèi)部復位：001000000001B 內(nèi)部復位命令將CH451 的各個寄存器和各種參數(shù)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(shù)均恢復為默認值。 3> 字數(shù)據(jù)左移：001100000000B 字數(shù)據(jù)左移命令將CH451 的字數(shù)據(jù)左移一次，即從DIG0 向DIG7 移動一位

8、，然后最右邊的DIG0 補進數(shù)據(jù)00H。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)右移：001100000010B 字數(shù)據(jù)右移命令將CH451 的字數(shù)據(jù)右移一次，即從DIG7 向DIG0 移動一位，然后最左邊的DIG7 補進數(shù)據(jù)00H。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數(shù)據(jù)右移命令，顯示變?yōu)椤?8765432”（不譯碼方式）或者“08765432”（BCD 譯碼方式）。 5> 字數(shù)據(jù)左循環(huán)：001100000001

9、B 字數(shù)據(jù)左循環(huán)命令將CH451 的字數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數(shù)據(jù)左循環(huán)命令，顯示變?yōu)椤?6543218”。 6> 字數(shù)據(jù)右循環(huán)：001100000011B 字數(shù)據(jù)右循環(huán)命令將CH451 的字數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數(shù)據(jù)右循環(huán)命令，顯示變?yōu)椤?8765432”。 7> 設定系統(tǒng)參數(shù)：010000000[WD

10、OG][KEYB][DISP]B 設定系統(tǒng)參數(shù)命令用于設定CH451 的系統(tǒng)級參數(shù)：看門狗使能WDOG，鍵盤掃描使能KEYB，顯示驅(qū)動使能DISP。各個參數(shù)均通過1 位數(shù)據(jù)控制，將相應的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(qū)動的功能。 8> 設定顯示參數(shù)：0101[MODE][LIMIT][INTENSITY]B 設定顯示參數(shù)命令用于設定CH451 的顯示參數(shù)：譯碼方式MODE，掃描極限LIMIT，顯示亮度INTENSITY。譯碼方式MODE 通過1 位數(shù)據(jù)控制，置1 時選擇

11、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(shù)據(jù)控制，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)控制，數(shù)據(jù)0001B～1111B 和0000B 分別設定顯示驅(qū)動占空比為1/16～15/16 和16/16（默認值）。例如，命令數(shù)據(jù)010101110000B 表示選擇不譯碼方式、掃描極限為7、顯示驅(qū)動占空比為16/16；命令數(shù)據(jù)010110001010B 表示選擇BCD 譯碼方式、掃描極限為8、顯示驅(qū)動占空比為10/16。 9> 設定閃爍控制：0110[D7S][D6S][D5S]

12、[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(qū)動DIG7～DIG0。閃爍屬性D7S～D0S 分別通過1 位數(shù)據(jù)控制，將相應的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)011000100001B 表示設定數(shù)碼管DIG5 和DIG0 閃爍顯示，其余數(shù)碼管正常顯示，不閃爍。 10> 加載字數(shù)據(jù)：1[DIG_ADDR][DIG_DATA]B 加載字數(shù)據(jù)命令用于將字數(shù)據(jù)DIG_DATA 寫入DIG_ADDR 指定地址的數(shù)據(jù)寄存器中。DIG_ADDR 通過3 位數(shù)據(jù)指定

13、數(shù)據(jù)寄存器的地址，數(shù)據(jù)000B～111B 分別指定地址0～7，對應于DIG0～DIG7 引腳驅(qū)動的8 個數(shù)碼管。DIG_DATA 是8 位的字數(shù)據(jù)。例如，命令數(shù)據(jù)100001111001B 表示將字數(shù)據(jù)79H 寫入第1 個數(shù)據(jù)寄存器，如果是不譯碼方式，則DIG0引腳驅(qū)動的數(shù)碼管將顯示E；命令數(shù)據(jù)110010001000B 表示將字數(shù)據(jù)88H 寫入第5 個數(shù)據(jù)寄存器，如果是BCD 譯碼方式，則DIG4 引腳驅(qū)動的數(shù)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碼。該命令是唯一的具有數(shù)據(jù)返回的命令，CH451

14、從DOUT 引腳輸出按鍵代碼，按鍵代碼總是7 位數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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 2.2實驗步驟： 2.2.1硬件連接： CH451 CPU 89S52 J5_8

15、9S52 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） （上圖為連線圖，也是接線成功后的圖） 2.2.2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(shù)據(jù)線使能,然后89S52 發(fā)送010000000101，010110000000，通知CH451 打開鍵盤

16、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(shù)據(jù)。例如：八個數(shù)碼管全顯示“8”時送入的二進制數(shù)據(jù)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(chǎn)生一個下降沿，這時89S52 便會產(chǎn)生一個中斷，并進入中斷程序。中斷程序中，應首先關閉中斷，然后向CH

17、451 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. 在89S52在向CH451發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送低位數(shù)據(jù)。如二進制數(shù)據(jù)：100000000101，先送1，再送0，再送1，依次類推；而接收時則相反，先接收高位。 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(jié)果，如有問題則修改程序，再次下載。調(diào)試成功后,將送顯程序，和讀取鍵值程序，各寫成一個函數(shù)，供后續(xù)實驗模塊調(diào)用。 2.2.3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“

18、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“004” 6> 按下5 號按鍵，顯示“005” 2.3程序設計： 程序原理圖 2.4 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

19、 | | 創(chuàng)建時間 2005/09/08 | | 版本 1.0 | | 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 "

20、sub.h" #include "func.h" extern unsigned char key_print; extern unsigned char key_data; /*******************************************************\ | 函數(shù)名 send_disp_data | | 函數(shù)功能 向CH451芯片發(fā)送命令 | | 參數(shù) comm ： 命令體 | | _data ： 命令參數(shù) | | 返回值 無 | \**************

21、*****************************************/ void send_disp_data(unsigned char comm, unsigned char _data) { unsigned char i; //送8BIT數(shù)據(jù) 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)&0x0

22、1; DCLK = 1; DCLK = 0; DCLK = 1; } LOAD=1; LOAD=0; LOAD=1; } /*******************************************************\ | 函數(shù)名 send_comm | | 函數(shù)功能 向CH451芯片發(fā)送命令 | | 參數(shù) comm ： 命令體 | | 返回值 無 | \*****************************************************

23、**/ void send_comm(unsigned char comm) { unsigned char 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(shù)名 disp_initialize | | 函數(shù)功

24、能 向CH451芯片發(fā)送初始化命令 | | 參數(shù) 無 | | 返回值 無 | \*******************************************************/ 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(shù) send_disp_data( CH451_SETDIS,

25、0x80); //設定顯示參數(shù) } /*******************************************************\ | 函數(shù)名 key | | 函數(shù)功能 中斷函數(shù)，獲取當前按鍵狀態(tài) | | 參數(shù) 無 | | 返回值 無 | \*******************************************************/ void key() interrupt 0 { unsigned char i,temp; EX0 = 0; //關中斷

26、 key_data = 0; temp = 0; send_comm(CH451_KEY); 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(shù)名 Display_TEST | | 函數(shù)功

27、能 測試顯示LED數(shù)碼管 | | 參數(shù) 無 | | 返回值 無 | \*******************************************************/ 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);

28、 send_disp_data( CH451_LOAD2, 0x03); send_disp_data( CH451_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;

29、 //"--------" send_disp_data( CH451_LOAD0, 0x12); send_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( C

30、H451_LOAD7, 0x12); } /*******************************************************\ | 函數(shù)名 display_int | | 函數(shù)功能 顯示一個整數(shù) | | 參數(shù) 無 | | 返回值 無 | \*******************************************************/ void display_int(unsigned int m) { send_disp_data( CH451_LOAD

31、0, 0x10); send_disp_data( CH451_LOAD1, 0x10); send_disp_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

32、{ send_disp_data( CH451_LOAD4, (m/1000)%10); } send_disp_data( CH451_LOAD5, (m/100)%10); send_disp_data( CH451_LOAD6, (m/10)%10); send_disp_data( CH451_LOAD7, m%10); } 3.調(diào)試過程： 3.1 程序編譯調(diào)試 3.2 在線編程寫入程序：其成功結(jié)果顯示為 3.3 實驗結(jié)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(jié)果分別為：

33、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“004” 6> 按下5 號按鍵，顯示“005” 4.課程設計總結(jié) 此次硬件課程設計是我們第一次接觸單片機，還是感覺到相當陌生的，對于CH451芯片，我們以前都是沒有接觸過的，但是實驗本身并不是很難，主要原因在于接線方面還是很輕松的，還有關于單片機的代碼也可以直接得到，只需要我們在電腦上編譯調(diào)試通過然后下載到單片機的芯片上就可以。而這次實驗還是給了我很大的收獲：首先，讓我對編程有了更加深刻的

34、認識，編程不僅僅是在電腦上寫程序并且運行，然后封裝成為一個軟件，更能夠借組與單片機實現(xiàn)更多的功能，能夠在物聯(lián)網(wǎng)的道路上發(fā)揮更大的作用；其次了解了CH154芯片的結(jié)構(gòu)和功能，對于以后再學習單片機的相關知識打下了一個很好的基礎；最后則是對并行接口和接口編程有了更加深刻的認識。 本科生課程設計成績評定表 班級：計算機ZY1101班　　姓名： 張瑞　 學號：0121110340117 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(jié)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： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　201 年　月　日 19