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1、武漢理工大學(xué)課程設(shè)計學(xué) 號： 012111034課 程 設(shè) 計題 目數(shù)字顯示與鍵盤輸入設(shè)計學(xué) 院計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專 業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)班 級姓 名指導(dǎo)教師袁小玲 2013年7月4日目錄課程設(shè)計任務(wù)書2數(shù)字顯示與鍵盤輸入設(shè)計31.系統(tǒng)描述：31.1實驗?zāi)康模?1.2實驗設(shè)備：31.3實驗要求：32.實驗過程：32.1實驗原理：32.2實驗步驟：82.2.2軟件設(shè)計：92.2.3設(shè)計成功標(biāo)志：102.3程序設(shè)計：102.4 程序代碼：113.調(diào)試過程：153.1 程序編譯調(diào)試154.課程設(shè)計總結(jié)17本科生課程設(shè)計成績評定表18課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 計算機zy1101班 指導(dǎo)教師
2、： 袁小玲 工作單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院題 目: 數(shù)字顯示與鍵盤輸入例程設(shè)計初始條件：1. 課程設(shè)計使用ZG211硬件綜合實驗平臺（8051單片機），配有課程設(shè)計接口芯片和輔助芯片以及器件；2. ZG211有程序設(shè)計集成開發(fā)環(huán)境，程序設(shè)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(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，撰寫說明書具體要求）1. 學(xué)習(xí)使用ZG211硬件綜合實驗平臺，程序設(shè)計集成開發(fā)環(huán)境；2. 根據(jù)課程設(shè)計題目，進行需求分析，搞清楚課程設(shè)計需要設(shè)計需求和需要解決的設(shè)計內(nèi)容。3. 查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)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
3、要領(lǐng)。查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)計題目需要的輔助芯片以及器件資料。4. 設(shè)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(shè)計與硬件電路原理圖對應(yīng)的C語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。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(shè)計報告，1）詳細陳述以上的設(shè)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(shè)計硬件電路原理圖，。第19周：1. 使用C語言或匯編語言設(shè)計和調(diào)試
4、接口程序。2. 撰寫計算機硬件綜合設(shè)計報告。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日數(shù)字顯示與鍵盤輸入設(shè)計1.系統(tǒng)描述：1.1實驗?zāi)康模? 掌握對單片機IO口的操作，及中斷的應(yīng)用2 掌握顯示接口芯片CH451的運用1.2實驗設(shè)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：CH451，89S525 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)動和鍵盤掃描控制可以動態(tài)驅(qū)動8 位數(shù)碼
5、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(guān)器件連接原理圖如下：CH451原理圖CH451引腳圖 CH451操作命令表1 空操作：0000XXXXXXXXB空操作命令不對CH4
6、51 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?？詹僮髅羁梢灾话l(fā)送有效數(shù)據(jù)B8B11，簡化描述是0000。2 芯片內(nèi)部復(fù)位：001000000001B內(nèi)部復(fù)位命令將CH451 的各個寄存器和各種參數(shù)復(fù)位到默認的狀態(tài)。芯片上電時，CH451總是被復(fù)位，此時各個寄存器均復(fù)位為0，各種參數(shù)均恢復(fù)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，然后最右邊的DIG0 補進數(shù)據(jù)00H。例如，在數(shù)碼管DIG7DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字數(shù)據(jù)左移命令
7、，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DIG7DIG0 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)：001100000001B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
8、，在數(shù)碼管DIG7DIG0 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DIG7DIG0 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(shè)定系統(tǒng)參數(shù)：010000000WDOGKEYBDISPB設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)命令用于設(shè)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
9、，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置為1 則啟用該功能，否則關(guān)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(guān)閉鍵盤掃描的功能、啟用顯示掃描驅(qū)動的功能。8 設(shè)定顯示參數(shù)：0101MODELIMITINTENSITYB設(shè)定顯示參數(shù)命令用于設(shè)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)001B111B 和000B 分別設(shè)定掃描極限為17 和8（默認值）。顯示亮度INTENSITY 通過4
10、 位數(shù)據(jù)控制，數(shù)據(jù)0001B1111B 和0000B 分別設(shè)定顯示驅(qū)動占空比為1/1615/16 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(shè)定閃爍控制：0110D7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0SB設(shè)定閃爍控制命令用于設(shè)定CH451 的閃爍顯示屬性：D7SD0S 分別對應(yīng)于8 個字驅(qū)動DIG7DIG0。閃爍屬性D7SD0S 分別通過1 位數(shù)據(jù)控制，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置為1 則使能閃爍顯示，否則
11、為正常顯示，不閃爍（默認值）。例如，命令數(shù)據(jù)011000100001B 表示設(shè)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)：1DIG_ADDRDIG_DATAB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)指定數(shù)據(jù)寄存器的地址，數(shù)據(jù)000B111B 分別指定地址07，對應(yīng)于DIG0DIG7 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
12、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 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)B0B7 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)B8B11。例如，CH451 檢測到有效按鍵并中斷，按鍵代碼是5EH，簡化描述1110HLHHHHL表示先向C
13、H451 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：CH451CPU89S52J5_89S52P34P15P33P32J23_CH451LOADDCLKDINDOUT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(shè)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010000000101，0
14、10110000000，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(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(shè)置為下降沿中斷方式，當(dāng)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(yīng)首先關(guān)閉
15、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. 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?zāi)K調(diào)用。2.2.3設(shè)計成功標(biāo)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
16、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(shè)計： 程序原理圖2.4 程序代碼： /*|項目武漢理工大學(xué)教學(xué)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 |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.hextern unsigned char
17、 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|*/void send_disp_data(unsigned char comm, unsigned char _data)unsigned char i; /送8BIT數(shù)據(jù)for(i=0;ii)&0x01;DCLK = 1;DCLK = 0;DCLK = 1;/送4BIT命令for(i=0;ii)&0x01;DCLK = 1;DCLK = 0;DCLK = 1;LOAD=1;LOAD
18、=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|*/void send_comm(unsigned char comm)unsigned char i;/送4BIT命令for(i=0;ii)&0x01;DCLK = 1;DCLK = 0;DCLK = 1;LOAD=1;LOAD=0;LOAD=1;/*|函數(shù)名disp_initialize|函數(shù)功能向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;
19、DOUT=1;send_disp_data( CH451_SETSYS, 0x03);/設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)send_disp_data( CH451_SETDIS, 0x80);/設(shè)定顯示參數(shù)/*|函數(shù)名key|函數(shù)功能中斷函數(shù)，獲取當(dāng)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(guān)中斷key_data = 0;temp = 0;send_comm(CH451_KEY);for(i=0; i7; i+) temp = DOUT;key_data = key_data|(temp 啟動實驗板，自動顯示“-”2
20、 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(shè)計總結(jié)此次硬件課程設(shè)計是我們第一次接觸單片機，還是感覺到相當(dāng)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(guān)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
21、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(xué)習(xí)單片機的相關(guān)知識打下了一個很好的基礎(chǔ)；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(shè)計成績評定表班級：計算機ZY1101班姓名： 張瑞 學(xué)號：0121110340117序號評分項目滿分實得分1學(xué)習(xí)態(tài)度認真、遵守紀律102設(shè)計分析合理性103設(shè)計方案正確性、可行性、創(chuàng)造性204設(shè)計結(jié)果正確性405設(shè)計報告的規(guī)范性106設(shè)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(dǎo)教師簽名：201 年月日19
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