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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(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)
計算機(jī)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 3
1.系統(tǒng)描述： 3
1.1實驗?zāi)康模?3
1.2實驗設(shè)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(shè)計
2、： 9
2.2.3設(shè)計成功標(biāo)志： 10
2.3程序設(shè)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(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(jī)zy1101班
指導(dǎo)教師： 袁小玲 工作單位：計算機(jī)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(jī)），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
3、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(jìn)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(jī)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
4、圖。在集成開發(fā)環(huán)境中調(diào)試程序。給出程序的詳細(xì)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(xì)陳述以上的設(shè)計過程；2）詳細(xì)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)試接口程序。
2. 撰寫計算機(jī)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：
5、 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?
1> 掌握對單片機(jī)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(jī)一臺
2> ZG-211 單片機(jī)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(jìn)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(jī)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(dá)到人機(jī)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
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?？詹僮髅羁梢灾话l(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(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(rèn)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(rèn)值。
3> 字?jǐn)?shù)據(jù)左移：001100000000B
字?jǐn)?shù)據(jù)左移命令將CH451 的字?jǐn)?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(bǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)00H。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字?jǐn)?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?jǐn)?shù)據(jù)右移：001100000010B
字?jǐn)?shù)據(jù)右移命令將CH451 的字?jǐn)?shù)據(jù)右移一次，即從DIG7 向DIG0 移動一位，然后最左邊的DIG7 補(bǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)00H。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字?jǐn)?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?jǐn)?shù)據(jù)左循環(huán)：001100000001
9、B
字?jǐn)?shù)據(jù)左循環(huán)命令將CH451 的字?jǐn)?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(bǔ)進(jìn)原DIG7 的數(shù)據(jù)。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字?jǐn)?shù)據(jù)左循環(huán)命令，顯示變?yōu)椤?6543218”。
6> 字?jǐn)?shù)據(jù)右循環(huán)：001100000011B
字?jǐn)?shù)據(jù)右循環(huán)命令將CH451 的字?jǐn)?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(bǔ)進(jìn)原DIG0 的數(shù)據(jù)。例如，在數(shù)碼管DIG7～DIG0 顯示“87654321”時，執(zhí)行字?jǐn)?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)：010000000[WD
10、OG][KEYB][DISP]B
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，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(rèn)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)：0101[MODE][LIMIT][INTENSITY]B
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
11、BCD 譯碼方式，置0 時選擇不譯碼方式（默認(rèn)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(shè)定掃描極限為1～7 和8（默認(rèn)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(shè)定顯示驅(qū)動占空比為1/16～15/16 和16/16（默認(rèn)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：0110[D7S][D6S][D5S]
12、[D4S][D3S][D2S][D1S][D0S]B
設(shè)定閃爍控制命令用于設(shè)定CH451 的閃爍顯示屬性：D7S～D0S 分別對應(yīng)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(yīng)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(rèn)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?jǐn)?shù)據(jù)：1[DIG_ADDR][DIG_DATA]B
加載字?jǐn)?shù)據(jù)命令用于將字?jǐn)?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(yīng)于DIG0～DIG7 引腳驅(qū)動的8 個數(shù)碼管。DIG_DATA 是8 位的字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，命令數(shù)據(jù)100001111001B 表示將字?jǐn)?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?jǐn)?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(jī)的并口插座上；
按上圖 連接實驗線路；
仔細(xì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入中斷程序。中斷程序中，應(yīng)首先關(guān)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(jìn)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(jī)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“
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(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
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(shè)定系統(tǒng)參數(shù)
send_disp_data( CH451_SETDIS,
25、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
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(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(jī)，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(jī)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(jī)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(rèn)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(jī)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(xué)習(xí)單片機(jī)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(rèn)識。
本科生課程設(shè)計成績評定表
班級：計算機(jī)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(rèn)真、遵守紀(jì)律
10
2
設(shè)計分析合理性
10
3
設(shè)計方案正確性、可行性、創(chuàng)造性
20
4
設(shè)計結(jié)果正確性
40
5
設(shè)計報告的規(guī)范性
10
6
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
數(shù)字顯示與鍵盤輸入設(shè)計武漢理工
