51单片机课程设计.docx
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51单片机课程设计
河南大学
单片机课程设计
设计课题:
简单计算器及七号楼自习室查询器
姓名:
刘铭、庞杰、王海云、黄彦海
学院:
物理与电子学院
专业:
测控技术与仪器
班级:
2007级一班
指导教师:
高伟
河南大学物理与电子学院测控工程系
简单计算器及七号楼自习室查询器
摘要
随着高校日益扩招，学校的自习室越来越紧张，能找到一个合适的自习室自习，已成为同学们经常谈论的话题，为此专门设计一个键盘和显示器显然大材小用，看到此种情况，我们想到了两种解决方法：
①仅通过程序，即借助同学们手机都大都带有Java扩展功能，通过现有的硬件来实现自习室的查询。
②可设计一种单片机控制的计算器通过扩展其功能实现查询功能，计算器仍是它的主要功能，这样不会增加硬件成本，仅需编写程序即可利用计算器的电路实现，我们这里仅以7号教学楼为例，如输入112代表周一的1、2节的自习室分布情况（空教室）。
这时会显示72037401。
代表本时段的空自习室为7203、7401教室，可使同学们迅捷的找到自习室。
本电路在嵌入式系统软硬件设计平台Proteus上仿真通过。
能显示所查时段五个自习室，基本上能满足同学们的需要。
目录
第一章设计任务与要求3
第二章方案的论证与选择：
3
第三章系统硬件总图及原理：
4
3.1总电路图4
3.2原理：
4
3.3.运行实际效果：
7
第四章程序设计8
4.1程序流程图：
8
4.2LCD驱动程序9
4.3计算器及自习室查询程序代码：
11
4.4自习室查询程序16
4.5键盘程序17
第五章作品改进及前景19
第六章经验心得体会19
小组成员及分工20
元件清单20
参考文献：
21
第一章设计任务与要求
随着大学的日益扩招，各个学校的自习室也逐渐紧张起来，对于勤奋的学生而言能迅速找到合适自习室，自然是一件开心的事情。
由于我们学校没有固定的自习室，故而只能利用教室没课的情况下充当自习室，而这些教室常常是变动的。
河南大学学生会制作过一份《河南大学自习室一览表》，为此我们小组认为这样一份纸制的表格，实际上可以变成一种程序，可以通过输入----查表----输出的方式实现自习室的查询。
而为了不单独增加成本，我们设计了一种兼有计算器功能的终端，使其既能作为计算器实用又能作为一个自习室查询器。
使其较高的成本能体现更多的价值。
结合当前学习的C51单片机原理，我们觉得可以通过一个计算器键盘，一个AT89C51，一个LCD显示器实现这两个功能。
①任务：
1，设计一个简易计算器。
2，通过输入有一定意义的数字代码输出相应的自习室。
3，任务分配：
刘铭070230036负责选题编程及仿真调试。
庞杰070230040负责撰写报告。
王海云070230012负责查找资料。
黄彦海070230053负责绘制硬件电路。
②要求：
1，能实现最基本的加减乘除运算（十位以内）。
2，输入制定数字时，能至少输出5个自习室供选择。
3，响应足够快
4，可以扩展其它显示功能如电子书等。
第二章方案的论证与选择：
方案一：
我们试图通过数码管显示，但是由于需要的数码管太多，即使做出来了也不方便携带，不具又便携性。
方案二：
通过12864等分辨率较小的LCD，但考虑到今后本电路可以扩展为整个金明校区的自习室显示的功能。
即显示的自习室较多，故而我们选择了分辨率较高的160128显示器。
方案三：
采用160128分辨率的显示器，并集成简易计算器功能，今后通过扩展RAM还可以实现电子书的阅读功能。
使芯片能发挥它的最大价值。
因此我们最终采用了方案三。
第三章系统硬件总图及原理：
3.1总电路图
图3-1
本电路有三部分组成，1，单片机89C51的最小系统。
2，简易计算器键盘。
3，160*128点阵的LCD（PG160128）。
3.2原理：
①先做一个简易的十位计算器。
此种电路已较为成熟，可在网上下载到，可以进行加减乘除运算，通过设计这个计算器为自习室查询器，提供好键盘电路和显示器电路。
PG160128的驱动通过搜索也可找到，我们只需解决好显示器的选择和驱动管脚连接问题。
图1-2为硬件外观图，图1-3为PG160128datasheet内容。
图3-2
图3-3
②在单片机里烧入0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，‘~’及其它常用的字模。
以供LCD显示。
0x00,0x7c,0xc6,0xce,0xde,0xd6,0xf6,0xe6,0xc6,0x7c,0x00,0x00,//'0'
0x00,0x10,0x30,0xf0,0x30,0x30,0x30,0x30,0x30,0xfc,0x00,0x00,//'1'
0x00,0x78,0xcc,0xcc,0x0c,0x18,0x30,0x60,0xcc,0xfc,0x00,0x00,//'2'
0x00,0x78,0xcc,0x0c,0x0c,0x38,0x0c,0x0c,0xcc,0x78,0x00,0x00,//'3'
0x00,0x0c,0x1c,0x3c,0x6c,0xcc,0xfe,0x0c,0x0c,0x1e,0x00,0x00,//'4'
0x00,0xfc,0xc0,0xc0,0xc0,0xf8,0x0c,0x0c,0xcc,0x78,0x00,0x00,//'5'
0x00,0x38,0x60,0xc0,0xc0,0xf8,0xcc,0xcc,0xcc,0x78,0x00,0x00,//'6'
0x00,0xfe,0xc6,0xc6,0x06,0x0c,0x18,0x30,0x30,0x30,0x00,0x00,//'7'
0x00,0x78,0xcc,0xcc,0xec,0x78,0xdc,0xcc,0xcc,0x78,0x00,0x00,//'8'
0x00,0x78,0xcc,0xcc,0xcc,0x7c,0x18,0x18,0x30,0x70,0x00,0x00,//'9'
0x00,0x73,0xda,0xce,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//'~'
字模的生成可由专门的生成器生成，故此电路也可显示其它字符，甚至汉字。
③对未定义键“？
”进行定义，把其定义为查询键（详细见子程序chaxun（）），然后根据屏幕上输入的数字，摁下“？
”键后，如果输入的数字代码属于表1-1那么就通过程序，使LCD输出包含自习室信息的字符串。
例：
输入的为1910，就代表周一第9、10节，LCD输出“710272057401~7405”代表7102、7205和7401~7405有自习室。
数字代码及自习室对照表
数字代码
LCD输出
112
72037401
134
71027303740274037506
178
710273037503~7505
1910
710272057401~7405
11113
71027201720373017302
212
7304740174057506
234
71017203740174057504
278
71027203730375037505
2910
7101~71037301~7304
21113
7101~71037201~7203
312
71037404750275037505
334
71017103720373037402
378
7201750275037505
3910
7103720172027301~7304
31113
71017103720172037301
412
nozixishi
434
710274017403
478
7101~71037201~7205
4910
7101~71037201~7205
41113
7101~710372017203
512
73037401740575037504
534
71017102720373017303
578
71017102720172037301
5910
7101`7103720172037301
51113
71027201~72037301
612
71017102720173017303
634
71037404750275037505
678
71037404750275037505
6910
71037404750275037505
61113
71037404750275037505
712
710272017203~72057301
734
7101710272017203~7205
778
710171027201~72057301
7910
7101~71037201~7205
71113
710171037201~7205
表3-1
3.3.运行实际效果：
图3-4
我们可以看到运行结果良好，输入1910输出71027205及7401~7405。
图3-5
输入334，输出7203，7303，7402，7101，7103。
计算器的功能简单且较常见这里不再演示。
第四章程序设计
4.1程序流程图：
4.2LCD驱动程序
通过网络我们可以下载到PG160128A的驱动程序，这里我们仅给出部分显示程序。
/ASCII及汉字显示函数
uchardprintf（ucharx,uchary,char*fmt）
{
charc1,c2,cData;
uchari=0,j,uLen;
uchark;
uLen=strlen（fmt）;
while（i{
c1=fmt[i];
c2=fmt[i+1];
fnSetPos（y,x/8）;
if（c1>=0）
{
//ASCII
if（c1<0x20）
{
switch（c1）
{
caseCR:
caseLF:
//回车或换行
i++;
x=0;
if（y<112）y+=HZ_CHR_HEIGHT;
continue;
caseBS:
//退格
i++;
if（y>ASC_CHR_WIDTH）y-=ASC_CHR_WIDTH;
cData=0x00;
break;
}
}
for（j=0;j{
if（c1>=0x1f）
{
cData=ASC_MSK[（c1-0x1f）*ASC_CHR_HEIGHT+j];
fnSetPos（y+j,x/8）;
if（（x%8）==0）
{
fnPR12（LC_AUT_WR）;//写数据
fnPR13（cData）;
fnPR12（LC_AUT_OVR）;
}
else
OutToLCD（cData,x,y+j）;
}
fnSetPos（y+j,x/8）;
}
if（c1!
=BS）//非退格
x+=ASC_CHR_WIDTH;
}
else
{//中文
for（j=0;j{
if（c1==GB_16[j].Index[0]&&c2==GB_16[j].Index[1]）
break;
}
for（k=0;k{
fnSetPos（y+k,x/8）;
if（j{
c1=GB_16[j].Msk[k*2];
c2=GB_16[j].Msk[k*2+1];
}
else
c1=c2=0;
if（（x%8）==0）
{
fnPR12（LC_AUT_WR）;
fnPR13（c1）;
fnPR12（LC_AUT_OVR）;
}
else
OutToLCD（c1,x,y+k）;
if（（（x+2+HZ_CHR_WIDTH/2）%8）==0）
{
fnPR12（LC_AUT_WR）;
fnPR13（c2）;
fnPR12（LC_AUT_OVR）;
}
else
OutToLCD（c2,x+2+HZ_CHR_WIDTH/2,y+k）;
}
x+=HZ_CHR_WIDTH;
i++;
}
i++;
}
returnuLen;
}
4.3计算器及自习室查询程序代码：
#include
#include
#include
externcharfnLCMInit（）;//LCM初始化
externvoidat（unsignedcharx,unsignedchary）;/*设定文本x,y值*/
externvoidcls（）;//清屏
externvoidcharout（unsignedchar*str）;//ASCII（8*8）显示函数
externvoidfnSetPos（unsignedcharurow,unsignedcharucol）;//设置当前地址
externuchardprintf（ucharx,uchary,char*fmt）;//ASCII（8*16）及汉字（16*16）显示函数
externucharfnPR12（ucharuCmd）;//写无参数的指令
externucharfnPR13（ucharuData）;//写数据
externvoidLine（unsignedcharx1,unsignedchary1,unsignedcharx2,unsignedchary2,bitMode）;
externvoidPixel（unsignedcharPointX,unsignedcharPointY,bitMode）;
sbitP1_4=P1^4;
sbitP1_5=P1^5;
sbitP1_6=P1^6;
sbitP1_7=P1^7;
sbitP3_0=P3^0;
sbitP3_1=P3^1;
sbitP3_2=P3^2;
sbitP3_3=P3^3;
sbitP3_4=P3^4;
sbitP3_5=P3^5;
ucharkey1,calc;//calc运算符号"+-*/"
uchara[15];
floatone;
ucharGeyKey（）;
voidadd（）;
voiddengyu（）;
voidzhengfu（）;
uchar*jianzero（uchar*str）;
voidnumber（）;
voidchaxun（）;
voidmain（）//主函数
{
ucharkey;
fnLCMInit（）;
fnSetPos（0,0）;
key1=0;
a[0]='\0';
calc=0;
dprintf（152,0,"0"）;
while
（1）
{
key=GeyKey（）;
if（key!
=0）key1=key;
if（（key==0）&&（key1!
=0））
{
if（（key1>='0'）&&（key1<='9'）||（key1=='.'））number（）;//数字键
if（（key1=='+'）||（key1=='-'）||（key1=='*'）||（key1=='/'））add（）;//运算键加减乘除
if（key1=='='）dengyu（）;//等于键
if（（key1=='c'）||（key1=='%'）||（key1=='f'））zhengfu（）;//正负键
if（key1=='G'）chaxun（）;//查询键
}
}
}
uchar*jianzero（uchar*str）//去除浮点数后面多余的零
{
uchari;
i=strlen（str）;
while（（i>0）&&（str[i-1]=='0'））
{
str[i-1]='\0';
i--;
}
if（str[i-1]=='.'）str[i-1]='\0';
returnstr;
}
voidzhengfu（）//"+/-,%,on/c"键
{
floatx;
uchardsp[15];
if（key1=='c'）
{
a[0]='\0';
calc=0;
cls（）;
dprintf（152,0,"0"）;
}
if（key1=='%'）
{
}
if（key1=='f'）
{
if（（strlen（a）>0）&&（strlen（a）<10）&&（atof（a）!
=0））
{
x=atof（a）;
x=x*-1;
sprintf（dsp,"%f",x）;
strcpy（dsp,jianzero（dsp））;
strcpy（a,dsp）;
cls（）;
dprintf（160-strlen（dsp）*8,0,dsp）;
}
}
key1=0;
}
voidadd（）//加减乘除键'+-*/'
{uchardsp[15];
if（a[0]=='\0'）
{
key1=0;
return;
}
if（calc!
=0）
{
switch（calc）
{
case'+':
one=one+atof（a）;break;
case'-':
one=one-atof（a）;break;
case'*':
one=one*atof（a）;break;
case'/':
one=one/atof（a）;
}
calc=key1;
key1=0;
a[0]='\0';
sprintf（dsp,"%f",one）;
strcpy（dsp,jianzero（dsp））;
cls（）;
dprintf（160-strlen（dsp）*8,0,dsp）;
}
else
{
calc=key1;
key1=0;
one=atof（a）;
a[0]='\0';
}
}
voiddengyu（）//等于键'='
{
floatresult;
uchardsp[15];
key1=0;
if（（calc==0）||（a[0]=='\0'））return;
switch（calc）
{
case'+':
result=one+atof（a）;break;
case'-':
result=one-atof（a）;break;
case'*':
result=one*atof（a）;break;
case'/':
result=one/atof（a）;
}
calc=0;
a[0]='\0';
sprintf（dsp,"%f",result）;
strcpy（dsp,jianzero（dsp））;
cls（）;
dprintf（160-strlen（dsp）*8,0,dsp）;
}
voidnumber（）//数字键0-9&小数点'.'
{
ucharalen;
alen=strlen（a）;
if（alen==0）cls（）;
if（（key1>='0'）&&（key1<='9'））
{
if（（alen==1）&&（a[0]=='0'））
{
if（key1=='0'）
{
alen=0;
key1=0;
return;
}
if（key1!
='0'）alen=0;
}
if（alen<10）
{
alen++;
a[alen-1]=key1;
a[alen]='\0';
}
dprintf（160-alen*8,0,a）;
key1=0;
}
if（key1=='.'）
{
if（strpos（a,'.'）<0）
{
if（（alen<10）&&（alen>0））
{
alen++;
a[alen-1]=key1;
a[alen]='\0';
dprintf（160-alen*8,0,a）;
}
}
key1=0;
}
}
4.4自习室查询程序
voidchaxun（）//查询程序
{uchardsp1[20];//定义字符串
ucharme[20]=”error!
”;
if（atof（a）==112）strcpy（me,"72037401"）;//根据输入的数字代码输出相应的字符串
if（atof（a）==134）strcpy（me,"71027303740274037506"）;
if（atof（a）==178）strcpy（me,"710273037503~7505"）;
if（atof（a）==1910）strcpy（me,"710272057401~7405"）;
if（atof（a）==11113）strcpy（me,"71027201720373017302"）;
if（atof（a）==212）strcpy（me,"7304740174057506"）;
if（atof（a）==234）strcpy（me,"71017203740174057504"）;
if（atof（a）==278）strcpy（me,"71027203730375037505"）;
if（atof（a）==2910）strcpy（me,"7101~71037301~7304"）;
if（atof（a）==21113）strcpy（me,"7101~71037201~7203"）;
if（atof（a）==312）strcpy（me,"71037404750275037505"）;
if（atof（a）==334）strcpy（me,"71017103720373037402"）;
if（atof（a）==378）strcpy（me,"7201750275037505"）;
if（atof（a）==3910）strc
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