河北建筑工程学院 毕业设计计算书
指导教师：张东辉
设计题目：基于Proteus和Keil的单片机仿真实验系统设计 设计人：冯立岗 设计项目 3.4 系统设计用到的元件及介绍 4.1 单片机最小系统设计 计算与说明 P3.0-P3.7对应B0-B7； 其中地址总线的低8位采用在P0口接74HC373锁存器来锁存从P0口输出的低8位地址，分别对应A0-A7。 结果 3.4 系统设计用到的元件及介绍 从Proteus软件导出的元件清单如表3-1所示： 表3-1 元件清单 名称 电阻 排阻 电容 电容 锁存器 锁存器 锁存器 译码器 非门 三极管 三极管 二极管 LCD 排阻 排阻 晶振 数量 1 8 1 2 4 4 2 2 1 3 1 8 1 1 1 1 标号 R1 R2-R9 C1 C2,C3 U2,U3,U11,U12 U4-U6,U20 U7,U8 U9,U10 U14 Q1,Q3,Q11 Q2 D1-D8 LCD1 RN1 RP1 X1 值 8.2k 220 10uF 33pF 74HC373 74HC245 74LS595 74HC138 7404 MPS5179 MPSA18 LED-GREEN LM016L 220 RESPACK-8 CRYSTAL 第4章 硬件及电路原理图的设计 4.1 单片机最小系统设计 本系统釆用Atmel公司生产的单片机AT89C51作为系统的控制器。 单片机系统由AT89C51和一定功能的外围电路组成，包括单片机提供复位电压的复位电路，提供系统频率的晶振。这部分电路主要负责程序的存储和运行。图4-1中 MCS-51内部时钟方式电路外接晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中,XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反向放大器自激振荡，产生时钟。 12
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设计题目：基于Proteus和Keil的单片机仿真实验系统设计 设计人：冯立岗 设计项目 计算与说明 结果 图4-1 晶振电路 对外接电容的值里然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。晶体可在1.2MHz?12MHz之间任选，电容C1和2的典型值在20pF?l00pF之间选择，但在60pF?70pF时振荡器具 有较高的频率稳定性。典型值通常选择为30pF左右，但本电路采用33pF。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的NPO高频电容。AT89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计中所到的是上电复位。 设计中用的是上电复位，是指单片机只要一上电，便自动的进入复位状态。图4-2是上电复位电路。当采用的晶体频率为12MHZ时，可采取C=10μF，R=8.2KΩ。 图4-2 上电复位电路 由晶振电路和上电复位电路与单片机89C52连接13
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设计题目：基于Proteus和Keil的单片机仿真实验系统设计 设计人：冯立岗 设计项目 4.2 流水灯的设计 4.3 4×4矩阵键盘扫描与显示 4.3.1键盘处理 计算与说明 成单片机最小系统。 结果 图4-3 单片机最小系统 4.2 流水灯的设计 流水灯的实验设计为利用8个LED，采用共阳极接法与+5V的电源相接，8个LED分别编号为D1~D8，D1~D8的负极分别与数据口的8位总线相接，这里为了方便总体上控制实验 ，在8个LED二极管接电源之前通过一个三极管来控制LED的接通与关闭，这里为流水灯分配的地址线位A10（即P2.2口）。 流水灯实验能够展示的是：从D1到D7依次点亮然后再循环重复循环直到实验被关闭。 4.3 4×4矩阵键盘扫描与显示 本实验分为两个部分：键盘部分与LED显示部分。 4.3.1键盘处理 键盘是一组按键的组合，它是最常用的单片机输入设备。操作人员可以通过键盘输入数据或者命令，实现简单的人机通信。 键盘从结构上分，有独立式键盘与矩阵式键盘。每一类键盘按照其译码方法又可分为编码型和非编码型两类。 14
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设计题目：基于Proteus和Keil的单片机仿真实验系统设计 设计人：冯立岗 设计项目 计算与说明 结果 图4-4 流水灯电路 键盘的处理过程就是CPU不断对键进行扫描的过程。常见的键扫描方式有： 1）程控扫描方式。CPU的控制一旦进入监控程序，将反复不断的扫描键盘，等待输入的命令或者数据。 2）定式扫描方式。这类方式应用于单片机定时器的定时功能。在初始化程序中对定时器/计数器编程，使其产生一定时间的中断。CPU响应中断，执行中断程序对键盘做一次扫描，检查键盘的状态，实现对键盘的定时扫描。 3）中断扫描方式。当键位上有键按下时，产生中断请求，CPU响应中断，执行中断服务程序，判断键位上被按下的键的键号，继而做出相应的处理。 在本试验中需要显示十六进制的0-F一共十六个符号需要十六个键，而I/O的数目有限，因此将键盘排列成行列式，按键设置在行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。列线通过上拉电阻接+5V电源，并将行线所接的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口作为输入。这样当按键没有被按下时，所有的输出端都是高电平，一旦有键按下，则行线输出低电平，输入线电平就会被拉低。这样通过读取输入线的状态就可以得知是否有按键被按下了。如图4-5所示键盘。 15