《单片机应用及系统设计》
课程设计指导书
自动控制系
2014年秋季学期
目录
1.电子时钟 .................................................................................................................... - 1 -
1.1 总体设计要求 ................................................................................................. - 1 - 1.2系统硬件组成 .................................................................................................. - 1 - 1.3软件设计 .......................................................................................................... - 3 - 1.4系统调试 .......................................................................................................... - 4 - 1.5总结 .................................................................................................................. - 4 - 2.多功能计时器 ............................................................................................................ - 5 -
2.1总体设计要求 .................................................................................................. - 5 - 2.2系统硬件组成 .................................................................................................. - 5 - 2.3软件设计 .......................................................................................................... - 7 - 2.4系统调试 .......................................................................................................... - 8 - 2.5总结 .................................................................................................................. - 8 - 3.电子密码锁 ................................................................................................................ - 9 -
3.1总体设计要求 .................................................................................................. - 9 - 3.2系统硬件组成 .................................................................................................. - 9 - 3.3软件设计 ........................................................................................................ - 12 - 3.4系统调试 ........................................................................................................ - 13 - 3.5总结 ................................................................................................................ - 13 - 4.基于51单片机的数字电压表 ............................................................................... - 14 -
4.1总体设计要求 ................................................................................................ - 14 - 4.2系统硬件组成 ................................................................................................ - 14 - 4.3软件设计 ........................................................................................................ - 17 - 4.4系统调试 ........................................................................................................ - 17 - 4.5总结 ................................................................................................................ - 17 - 5.基于51单片机的简易计算器 ............................................................................... - 18 -
5.1总体设计要求 ................................................................................................ - 18 - 5.2系统硬件组成 ................................................................................................ - 18 - 5.3软件设计 ........................................................................................................ - 20 - 5.4系统调试 ........................................................................................................ - 21 - 5.5总结 ................................................................................................................ - 21 - 6.基于51单片机波形发生器 ................................................................................... - 22 -
6.1总体设计要求 ................................................................................................ - 22 - 6.2系统硬件组成 ................................................................................................ - 22 - 6.3软件设计 ........................................................................................................ - 24 - 6.4系统调试 ........................................................................................................ - 25 - 6.5总结： ............................................................................................................ - 25 - 7.带倒计时的交通灯 .................................................................................................. - 26 -
7.1总体设计要求 ................................................................................................ - 26 - 7.2系统硬件组成 ................................................................................................ - 27 - 7.3软件设计 ........................................................................................................ - 29 - 7.4系统调试 ........................................................................................................ - 29 - 7.5总结 ................................................................................................................ - 30 -
课程设计指导书
1.电子时钟
1.1 总体设计要求
利用单片机设计一个有16个按键输入，6位数字输出显示的电子时钟。按键分布图如下所示。
具体要求和按键功能介绍如下：
1. 能用6位数码管实时显示时间，格式为XX.XX.XX，初始显示为12.00.00，
即12时0分0秒，计时周期为24小时； 2. 按下“设置”键进入时、分、秒预调试状态； 3. 按下“时、分、秒”键可进行相应的初始值设置； 4. 设置完成后，按“启动”键即可启动时钟；
5. 按下“清除”键可清除已输入的初始值，重新进行设置。
0 4 8 时 1 5 9 分 2 6 设置 秒 3 7 清除 启动 1.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、键盘输入接口和数码管动态显示接口，系统结构框图如图3-1所示。
键盘输入单片机图1-1 系统结构框图
显示输出
1.2.1 CPU选型：
根据设计要求，16个按键可采用4*4矩阵键盘，最少需占用8根I/O口线；
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6位数显示可采用动态显示电路，最少需要10根I/O口线。因此，选用32口线34的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。 1.2.2功能电路： （1）STCC52单片机的最小系统： D最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图3-2所示。 2VCC3X1FW1C110ufRSTR181KR1710KU912345678RSTP30P31P32P33P34P35P36P37X1X291011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXLAT1XLAT2GNDSTCC52RC-DIP40VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221P27P26P25P24P23P22P21P20BabcdefgdpVCCX2Y111.0592MC330PCC230P 图1-2 STCC52的最小系统 （2）矩阵键盘与单片机的接口电路： 根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P3口实现4*4矩阵键盘与单片机的硬件连接，电路图如图3-3所示。 ASizeNumberRevisionTitleS1A4Date:File:3S5S9S13P30S14P31S15P324-Dec-2014 Sheet of S2S60n BG:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\S1计算器DrawNy:PN.Ddb4S3S7S11S4S8S12S16P33P34P35P36P37Title 图1-3 矩阵键盘与单片机接口电路图 SizeNumber（3）数码管显示与单片机的接口电路： 23A4Date:File:4-Dec-2014 Sheet 根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn- 2 -
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部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片机的P0口和P2口，实现字形码和位选信号的输出控制，并利用8个PNP进行驱动，电路图如图3-4所示。 1234U1LED1abcdDefgdp2197510abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U2LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U3LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U4LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U5LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U6LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U7LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U8LED1abcfdeefgagbcdddddddddpcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcom3dpdpdpdpdpdpdpdp38383838383838WEI7WEI6WEI5VCCWEI4WEI3WEI2WEI18WEI0P27R110KQ19012P26Q3R310K9012P25R510KQ59012P24R710KQ79012WEI7CWEI6VCCWEI5WEI4Q2P23R210K9012P22R410KQ49012P21R610KQ69012P20R810KQ012comWEI3WEI2WEI1WEI0 图1-4数码管显示与单片机接口电路图 B1.3软件设计 1.3.1程序结构： 根据计时器的工作过程，将控制程序的功能划分为5个功能子程序：键盘扫ATitle描子程序、显示子程序、数制转换子程序、毫秒延时子程序和清除键子程序，其SizeA4Number程序结构图如图1-5所示。 1Date:File:234-Dec-2014 Sheet of G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn BNy:PN.4程序主体键盘扫描子程序显示子程序清除键子程序数制转换子程序毫秒级延时子程序
图1-5 计时器系统程序结构规划图
1.3.2主程序流图：
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按照计时器系统的工作过程可知，主程序的主体功能是：实时扫描键盘、实时显示数据，并为按键提供服务。
键盘扫描子程序流图：（自行补充）
键盘扫描子程序的功能是：判断是否有键按下，并为按下的键编码。
1.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法。
1.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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2.多功能计时器
2.1总体设计要求
利用单片机设计一个有16个按键输入，6位数字输出显示的多功能计时器。按键分布图如下所示。
具体要求和按键功能介绍如下： 1. 能够实现正计时和倒计时两种功能；
2. 能用6位数码管实时显示计时时间，格式为XX.XX.XX，显示初值为
00.00.00，即0时0分0秒；
3. 做倒计时器用时，矩阵键盘可设置初始时间； 4. “清除”键可清除设置错误的初值，重新设置；
5. 系统默认为正计时器，点击“正计时/倒计时”键，变为倒计时器，再点
击，变为正计时器；
6. 点击“开始”键，计时开始；
7. 计时过程中点击“暂停/继续”键，暂停计时，再点击，继续计时； 8. 计时过程中，点击“复位”键，系统返回到初始状态。
0 4 8 正计时/倒计时 1 5 9 开始 2 6 设置 暂停/继续 3 7 清除 复位 2.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、键盘输入接口和数码管动态显示接口，系统结构框图如图2-1所示。
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键盘输入单片机图2-1 系统结构框图
显示输出
2.2.1 CPU选型：
根据设计要求，16个按键可采用4*4矩阵键盘，最少需占用8根I/O口线；6位数显示可采用动态显示电路，最少需要10根I/O口线。因此，选用32口线
34的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
2.2.2 功能电路： （1）STCC52单片机的最小系统： D最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图2-2所示。 VCCX1FW1C110ufRSTR181KR1710KU912345678RSTP30P31P32P33P34P35P36P37X1X291011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXLAT1XLAT2GNDSTCC52RC-DIP40VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221P27P26P25P24P23P22P21P20BabcdefgdpVCCX2Y111.0592MC330PCC230P 图2-2 STCC52的最小系统 （2）矩阵键盘与单片机的接口电路： 根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P3口实现4*4矩阵键盘与单片机的硬件连接，电路图如图2-3所示。
ASizeA4Date:File:34-Dec-2014 Sheet of NumberRevisionTitleG:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn BNy:PN.Ddb4- 6 -
课程设计指导书 S1S5S9S13P30S2S6S10S14P31S3S7S11S15P32S4S8S12S16P33P34P35P36P37Title 图2-3 矩阵键盘与单片机接口电路图 SizeNumber（3）数码管显示与单片机的接口电路： 23A4Date:File:4-Dec-2014 Sheet 根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片机的P0口和P2口，实现字形码和位选信号的输出控制，并利用8个PNP进行驱动，电路图如图2-4所示。 1234U1LED1abcdDefgdp2197510abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U2LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U3LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U4LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U5LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U6LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U7LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U8LED1abcfdeefgagbcdddddddddpcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcom3dpdpdpdpdpdpdpdp38383838383838WEI7WEI6WEI5VCCWEI4WEI3WEI2WEI18WEI0P27R110KQ19012P26Q3R310K9012P25R510KQ59012P24R710KQ79012WEI7CWEI6VCCWEI5WEI4Q2P23R210K9012P22R410KQ49012P21R610KQ69012P20R810KQ012comWEI3WEI2WEI1WEI0 图2-4数码管显示与单片机接口电路图 B2.3软件设计 2.3.1程序结构： 根据计时器的工作过程，将控制程序的功能划分为6个功能子程序：键盘扫ATitle描子程序、显示子程序、数制转换子程序、毫秒延时子程序、清除键服务子程序SizeA4Number和复位键服务子程序，其程序结构图如图2-5所示。 12Date:File:34-Dec-2014 Sheet of G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn BNy:PN.4- 7 -
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程序主体键盘扫描子程序显示子程序清除键子程序复位键子程序数制转换子程序毫秒级延时子程序
图2-5 计时器系统程序结构规划图
2.3.2主程序流图：
按照计时器系统的工作过程可知，主程序的主体功能是：实时扫描键盘、实时显示数据，并为按键提供服务。
键盘扫描子程序流图：（自行补充）
键盘扫描子程序的功能是：判断是否有键按下，并为按下的键编码。
2.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法。
2.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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3.电子密码锁
3.1总体设计要求
利用单片机设计一个有16个按键输入，6位数字输出显示的电子时钟。按键分布图如图3-1所示。
具体要求和按键功能介绍如下： 1. 上电后，6位数码管显示“—”；
2. 设置6位密码，密码通过键盘输入，按“确定”键确认，如密码正确，
将锁打开；
3. 密码由用户自己设定，若密码正确即锁被打开，则指示灯被点亮； 4. 若密码3次输入错误，则报警； 5. 按SET键，修改密码；
6. 按CLE键可清除已输入的密码，重新进行输入。
0 4 8 SET 1 5 9 2 6 OK 3 7 CLE 图3-1 按键中每个按键所代表的意义
3.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、蜂鸣器、键盘输入接口和数码管动态显示接口，系统结构框图如图3-2所示。
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时钟电路 报警电路 单 复位电路 片 机 开锁电路 键盘控制 显示模块
图3-2 系统结构框图
3.2.1 CPU选型：
根据设计要求，12个按键可采用4*4矩阵键盘，最少需占用8根I/O口线；6位数显示可采用动态显示电路，最少需要16根I/O口线。因此，选用32口线
34的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
3.2.2功能电路： （1）STCC52单片机的最小系统： D最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图3-3所示。 VCCX1FW1C110ufRSTR181KR1710KU912345678RSTP30P31P32P33P34P35P36P37X1X291011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXLAT1XLAT2GNDSTCC52RC-DIP40VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221P27P26P25P24P23P22P21P20BabcdefgdpVCCX2Y111.0592MC330PCC230P 图3-3 STCC52的最小系统 - 10 - TitleASizeNumberRevision课程设计指导书 （2）矩阵键盘与单片机的接口电路： 根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P3口实现4*4矩阵键盘与单片机的硬件连接，电路图如图3-4所示。 S1S5S9S13P30S2S6S10S14P31S3S7S11S15P32S4S8S12S16P33P34P35P36P37Title 图3-4 矩阵键盘与单片机接口电路图 SizeNumber（3）蜂鸣器与单片机的接口电路： 23A4Date:File:4-Dec-2014 Sheet G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn
图3-5 蜂鸣器与单片机接口电路图
（4）数码管显示与单片机的接口电路：
根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片机的P0口和P2口，实现字形码和位选信号的输出控制，并利用8个PNP进行驱动，电路图如图3-6所示。 1234U1LED1abcdDefgdp2197510abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U2LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U3LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U4LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U5LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U6LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U7LED1abcfdeefgaagbcbcdedpfgdp2197510U8LED1abcfdeefgagbcdddddddddpcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcom3dpdpdpdpdpdpdpdp38383838383838WEI7WEI6WEI5VCCWEI4WEI3WEI2WEI18WEI0P27R110KQ19012P26Q3R310K9012P25R510KQ59012P24R710KQ79012WEI7CWEI6VCCWEI5WEI4Q2P23R210K9012P22R410KQ49012P21R610KQ69012P20R810KQ012comWEI3WEI2WEI1WEI0 图3-6数码管显示与单片机接口电路图 B- 11 - 课程设计指导书
3.3软件设计
3.3.1程序结构：
根据计时器的工作过程，将控制程序的功能分为以下几个功能子程序：键盘扫描子程序、显示子程序、毫秒延时子程序，其程序结构图如图3-7所示。
开始 系统初始化 按键扫描 旧密码输入 清除 N 清除 模式选择 密码比较 Y 报警 密码输入 新密码输入 报警 N 密码比较 Y 开锁 完成
图3-7 密码锁程序结构规划图
3.3.2主程序流图：
按照计时器系统的工作过程可知，主程序的主体功能是：实时扫描键盘、显示密码，并为按键提供服务。
键盘扫描子程序流图：（自行补充）
键盘扫描子程序的功能是：判断按键是否和所设定密码相等。
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3.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法。
3.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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4.基于51单片机的数字电压表
4.1总体设计要求
利用51单片机学习板上的资源设计一个有3位数输出显示的数字电压表。其中具体要求如下：
1. 能够实现模拟电压的采集与转换；
2. 能够在数码管上显示当前模拟电压值，精度达到2位小数。
4.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、A/D转换电路和数码管动态显示接口，系统结构框图如图4-1所示。
A/D转换电路单片机数码管显示 图4-1 系统结构框图
4.2.1 CPU选型：
根据设计要求，A/D转换电路最少需占用11根I/O口线；3位数显示可采用动态显示电路，最少需要10根I/O口线。因此，选用32口线的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
4.2.2功能电路：
（1）STCC52单片机的最小系统：
最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图4-2所示。
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STCC52RC
图4-2 STCC52的最小系统
（2）A/D转换电路：
根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P1口实现A/D转换电路与单片机的硬件连接，电路图如图4-3所示。
图4-3 矩阵键盘与单片机接口电路图
（3）数码管显示与单片机的接口电路：
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根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片的P0口和两个74HC573D锁存器，实现字形码和位选信号的输出控制，并利用P2.6和P2.7两根口线实现两个74HC573D锁存器的分时工作，电路图如图4-4所示。
图4-4数码管显示与单片机接口电路图 P2.6P0STCC5274HC573D(1)字形码6个数码管74HC573D(2)P2.7位选信号
图4-5数码管显示与单片机接口原理图
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4.3软件设计
数字电压表的工作过程为：
1. 调节滑动变阻器来获取不同的模拟电压值；
2. 利用单片机驱动A/D芯片将模拟电压转换成数字量； 3. 在单片机中将数字量转换成对应的电压值以小数保存； 4. 将当前模拟电压值通过数码管显示。 其中显示应如下图所以（假设电压为2.68V）：
2. 6 8 4.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法
4.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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5.基于51单片机的简易计算器
5.1总体设计要求
利用单片机设计一个有16个按键输入，8位数输出显示的简易计算器。其中，16按键包括：0-9十个数字键、加减乘除四个运算键、等于和清零两个功能键。具体要求如下：
1. 能够实现两个有符号十进制整数的加减乘除运算，显示结果只保留整数； 2. 当输入的操作数和运算结果为负数时，在最高位显示负号“-”；
5.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、键盘输入接口和数码管动态显示接口，系统结构框图如图5-1所示。
键盘输入单片机图5-1 系统结构框图
显示输出
5.2.1 CPU选型：
根据设计要求，16个按键可采用4*4矩阵键盘，最少需占用8根I/O口线；8位数显示可采用动态显示电路，利用单片机的串口方式0，最少需要2根I/O口线。因此，选用32口线的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
5.2.2功能电路：
（1）STCC52单片机的最小系统：
最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图5-2所示。
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STCC52RC
图5-2 STCC52的最小系统
（2）矩阵键盘与单片机的接口电路：
根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P2口实现4*4矩阵键盘与单片机的硬件连接。
（3）数码管显示与单片机的接口电路：
根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片的串口方式0和8个串入并出芯片1，实现对8个数码管的显示控制，电路原理图如图5-4所示。
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图5-4数码管显示与单片机接口原理图
5.3软件设计
5.3.1程序结构：
根据计算器的工作过程，将控制程序的功能划分为六个功能子程序：键盘扫描子程序、显示子程序、数制转换子程序、毫秒延时子程序、等于键键值服务子程序和清零键键值服务子程序，其程序结构图如图5-5所示。
图5-5 计算器系统程序结构规划图
5.3.2主程序流图：
按照计算器系统的工作过程可知，主程序的主体功能是：实时扫描键盘、实时显示数据、为按键提供服务。由此，可设计出主程序的流图如图5-6。
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图5-6 计算器主程序流程图
键盘扫描子程序流图：（自行补充）
键盘扫描子程序的功能是：判断是否有键按下，并为按下的键编码。
5.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法
5.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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6.基于51单片机波形发生器
6.1总体设计要求
利用单片机设计一个有4个按键输入，D12输出显示的波形发生器。具体要求如下：
1利用单片机P1.0脚输出频率范围1Hz-1000 Hz的正弦波、方波、三角波、锯齿波；
2要求频率可调。
6.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、键盘输入接口和数码管动态显示接口，系统结构框图如图6-1所示。
键盘输入单片机图6-1 系统结构框图
显示输出
6.2.1 CPU选型：
根据设计要求，16个按键可采用4*4矩阵键盘，最少需占用8根I/O口线；6位数显示可采用动态显示电路，最少需要10根I/O口线。因此，选用32口线的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
6.2.2功能电路：
（1）STCC52单片机的最小系统：
最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图6-2所示。
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STCC52RC
图6-2 STCC52的最小系统
（2）矩阵键盘与单片机的接口电路：
根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P3口实现4*4矩阵键盘与单片机的硬件连接，电路图如图6-3所示。
图6-3 矩阵键盘与单片机接口电路图
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（3）D/A转换电路：
根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单片的P1口实现A/D转换电路与单片机的硬件连接，电路图如图6-4所示。
图6-4 D/A转换电路图
6.3软件设计
6.3.1 总体设计功能图
函数发生器的设计 K0 键 锯 齿 波 K2键梯形波 K3键方波 K4键正弦波
图6-5 总体设计功能图
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6.3.2设计流程
（1） 锯齿波的产生过程
锯齿波的实现过程是首先定义一个初值然后进行加法操作，加的步数的多少则根据要求的频率来进行。然后加到某个数之后就再重新设置为初值，再重复执行刚刚的操作，如此循环下去。
（2） 三角波产生过程
三角波的实现是设置一个初值，然后进行加数，同样是加到某个数之后再进行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作，这个操作跟锯齿波的实现是相似的。此程序输入的VREF的电压是＋5V，因此该波形输出的最大频率是初值为00H和最终值为0FFH，这样输出的波形是最大的。
（3） 方波的产生过程
此波形的实现更加简单，只需开始的时候设置一个初值然后直接输出这个值就行了，输出一段时间后，然后再重新置一个数据，然后再输出这个数据一段时间，但是此时的时间一定要等于前面那段时间。这样才是一个方波，如果两个时间不相同，那就相当于一个脉冲波了。
（4） 正弦波的产生过程
正弦波的实现则相对比较复杂，因为正弦波的实现是输出各个点的值就行了，可是各个点值则要通过正弦函数来求出。输出的数据刚好是256个数据，这样则可以直接相加就行了。
3. 键盘扫描子程序流图：（自行补充）
键盘扫描子程序的功能是：判断是否有键按下，并为按下的键编码。
6.4系统调试
描述系统调试中出现的问题及解决方法
6.5总结：
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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7.带倒计时的交通灯
7.1总体设计要求
利用单片机设计一个有6个发光二极管，4位数码管显示数字的红绿灯。交通示意图及时序图如图7-1、7-2所示。
北西东南
图7-1 交通灯示意图
图7-2 交通灯时序图
具体要求及功能介绍如下：
1、 东西方向绿灯先亮27S后黄灯亮3S，期间南北方向红灯同时亮30S；
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然后南北方向绿灯先亮27S后黄灯亮3S，期间东西方向红灯同时亮30S；然后东西方向，如此反复。
2、A组两个数码管先显示东西方向绿灯亮由27s依次递减至0s，然后B组两个数码管显示黄灯亮3s依次至0s；然后B组两个数码管再显示南北方向绿灯亮27s依次递减至0s，然后A组两个数码管显示黄灯亮3s依次至0s。依次循环。
3、利用定时器实现该功能。
7.2系统硬件组成
根据控制要求可知，该系统硬件电路由三大部分构成：单片机最小系统、发光二极管和数码管动态显示接口，系统结构框图如图7-3所示。
二极管电路 数码管电路 单 片 显示模块 定时器电路 机
图7-3 系统结构框图
7.2.1 CPU选型：
根据设计要求，选用32口线的51系列单片机即可满足控制要求，本设计选用STCC52单片机。
7.2.2功能电路：
（1）STCC52单片机的最小系统：
最小系统是为单片机工作提供的基本电路环境，STCC52单片机的最小系统如图7-4所示。
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D课程设计指导书 VCC X1FW1C110ufY111.0592MC330PX2CC230PRSTR181KR1710KU912345678RSTP30P31P32P33P34P35P36P37X1X291011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXLAT1XLAT2GNDSTCC52RC-DIP40VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221VCCabcdefgdpP27P26P25P24P23P22P21P20B 图7-4 STCC52的最小系统 （2）发光二极管与单片机的接口电路： 根据控制要求，结合STCC52单片机的实际情况，本系统采用STCC52单TitleA片的P1口实现发光二极管与单片机的硬件连接，电路图如图7-5所示。 A4Date:File:34-Dec-2014 Sheet of G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn BNy:PN.Ddb4SizeNumberRevision
图7-5 发光二极管与单片机接口电路图
（3）数码管显示与单片机的接口电路：
根据控制要求，为提高STCC52单片机的口线利用率，本系统在数据显示部分采用动态显示的连接方式，利用STCC52单片机的P0口和P2口，实现字
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形码和位选信号的输出控制，并利用8个PNP进行驱动，电路图如图7-6所示。 123U1LED1abcdDefgdp2197510abcfdeefcom4U2LED1aagbcbcdedpfgcomU3LED1aagbcbcdedpfgcomU4LED1aagbcbcdedpfgcomU5LED1aagbcbcdedpfgcomU6LED1aagbcbcdedpfgcomU7LED1aagbcbcdedpfgcomU8LED1aagbcbcdedpfgcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcom2197510abcfdeefcomagbcddddddddcomdpgdpdpgdpdpgdpdpgdpdpgdpdpgdpdpgdpdpgdp383838383838383WEI7WEI6WEI5VCCWEI4WEI3WEI2WEI18WEI0P27R110KQ19012P26Q3R310K9012P25R510KQ59012P24R710KQ79012WEI7CWEI6VCCWEI5WEI4Q2P23R210K9012P22R410KQ49012P21R610KQ69012P20R810KQ012WEI3WEI2WEI1WEI0 图7-6数码管显示与单片机接口电路图 B7.3软件设计 7.3.1程序结构： 根据计时器的工作过程，将控制程序的功能分为以下几个功能子程序：显示A子程序、定时器中断子程序，其程序结构图如图7-7所示。 TitleSizeA4Number1程序主体 2Date:File:34-Dec-2014 Sheet of G:\\白敬彩\\教学用课件及教案\\单片机\\课程设计\\计算器Drawn BNPN.y:4二极管显示子程序 定时器中断子程序 图7-7 红绿灯程序结构规划图
数码管显示子程序 7.4系统调试
系统请按照自己的开发板编程调试，电路原理图按要求用Protel99自己画，
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并画出PCB图，并描述系统调试中出现的问题及解决方法。
7.5总结
附录：系统电路原理图（Protel截图）
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