可靠性工程第14讲

目录一、设计任务和性能指标1.1设计任务………………………………………………………………….………………….………….……………………11.2设计指标…………………………………………….………………………………….…………………………………….1二、设计方案..................................................................................................................1三、硬件设计…………………………………………………………………………………………………………….23.1单片机最小系统……………………………………………………………………...................................23.2键盘接口电路……………………………………………………………………23.3LCD显示电路………………………………………..……………….…………33.4按键监视电路…………………………………………………………..………4四、系统软件设计………………………………………………………………………………………………..4仿真演示……………………………………………………………..………………14五、心得体会...............................................................................................................1一、设计和性能指标1.1设计任务编写程序并将程序下载到51单片机的开发板上实现加、减、剩和除法运算和时钟显示并用1602液晶显示器显示出来。1.2性能指标1.能实现八位的整数加、减、剩和除法运算。2.有清零功能。3.可以实现连续的整数加、减、剩、除运算。4.可以通过按键实现计算器与时钟之间的切换。5.时钟可以通过设置键设置时间。6.在用计算器的同时时钟也在同时运行，使时间不会错误。7.按键按下可以发出按键声。二、设计方案按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、监测模块、显示模块、键扫描接口电路共四个模块组成。主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。键盘电路采用4*4矩阵键盘电路和4个独立按键。显示模块采用1602液晶显示器。整个单片机的接口电路：P1用于液晶的数据传输和位置传输。P20，P21，P22，分别用于对1602的控制。P1用于矩阵按键和独立按键。P30，P31用于单片机的数据下载。除以上端口和电源等端口以外其它端口处于空闲状态。三、系统硬件设计3.1单片机最小系统单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。主控芯片选取AT89C51芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取22uF。3.2键盘接口电路计算器所需按键有：数字键：’1’，’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’功能键：’+’,’-‘,’*’,’/’,’=’,’C(清零)’共十六个扩展键：时间的设置键三个和切换键一个共四个。采用4*4矩阵键盘，和四个独立按键键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P0.0~P0.7，这样扫描P0口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P0口的扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘的功能。3.3LCD显示电路P1用于液晶的数据传输和位置传输，P20，P21，P22，分别用于对1602的控制。计算器的液晶显示位置为，0x85~0xff；3.4按键监视电路按键监视电路就是在按键时，发出声音提醒，以确保输入数字有效。这里就采用蜂鸣器作为示音设备。用p2.5口输出低电平实现蜂鸣。四、系统软件设计#includereg51.hsbitled=P2^5;sbitRS=P2^0;sbitRW=P2^1;sbitEN=P2^2;unsignedcharx[8],v3;//计算机变量inta,b,c,d,e,f,h,i,j,k,n;unsignedlonginta1,g,m,l;intv,v1;charz1=0x30;//时钟变量intw,w1,q1,q2,q3;unsignedchars[13];unsignedcharweikong[]={0xcc,0xcb,0xc9,0xc8,0xc6,0xc5,0x8f,0x89,0x88,0x86,0x86,0x83,0x82};unsignedcharanjian[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77};//按键扫描数组voidyanshi(intd)//延时程序{inti,j;for(i=1;id;i++)for(j=1;j10;j++);}voidshuji(unsignedchar*v3){while(*v3!='\0'){RS=1;EN=1;P1=*v3;*v3++;yanshi(10);EN=0;}}voidweizhi(unsignedchari)//液晶显示位置{RS=0;EN=1;P1=i;yanshi(10);EN=0;}voidshuju(unsignedcharj)//液晶显示数据{RS=1;EN=1;P1=j;yanshi(10);EN=0;}voidmain()//主程序{abc:TMOD=0x01;//定义定时器及中断TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1;ET0=1;EA=1;PT0=1;RW=0;weizhi(0x01);//液晶清屏weizhi(0x06);weizhi(0x0c);weizhi(0x38);while(1){weizhi(0xcc);//液晶的时钟显示数据shuju(z1+s[0]);weizhi(0xcb);shuju(z1+s[1]);weizhi(0xca);shuju(0x3a);weizhi(0xc9);shuju(z1+s[2]);weizhi(0xc8);shuju(z1+s[3]);weizhi(0xc7);shuju(0x3a);weizhi(0xc6);shuju(z1+s[4]);weizhi(0xc5);shuju(z1+s[5]);weizhi(0x80);shuju(0x32);weizhi(0x81);shuju(0x30);weizhi(0x82);shuju(z1+s[12]);weizhi(0x83);shuju(z1+s[11]);weizhi(0x84);shuju('-');weizhi(0x85);shuju(z1+s[10]);weizhi(0x86);shuju(z1+s[9]);weizhi(0x87);shuju('-');weizhi(0x88);shuju(z1+s[8]);weizhi(0x89);shuju(z1+s[7]);weizhi(0x8a);if(s[6]==0)shuji(Monday);if(s[6]==1)shuji(Tuesday);if(s[6]==2)shuji(Wednesday);if(s[6]==3)shuji(Thursday);if(s[6]==4)shuji(Friday);if(s[6]==5)shuji(Saturday);if(s[6]==6)shuji(Sunday);if(P0==0xfd)//时钟设置按键扫描，{q1++;while(1)//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值{P0=0xff;yanshi(150);if(P0==0xff)break;}}if(P0==0xfb){q2++;while(1)//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值{P0=0xff;yanshi(150);if(P0==0xff)break;}}if(P0==0xf7){q3++;while(1)//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值{P0=0xff;yanshi(150);if(P0==0xff)break;}}if(q1==1)//判别是否按下设置键{for(v=0;v12;v++)//按下设置键后再判别光标在什么位置if(v==q2){weizhi(weikong[v]);shuju(0xfe);if(q3==1)//时间设置{s[v]++;q3=0;}}}if(q1==2)q1=0;if(q2==14)q2=0;P0=0xff;yanshi(250);if(P0==0xfe)//判断是否按下切换按键{x[0]=0xce;while(1)//死循环，在按键放开时跳出{P0=0x0f;if(P0==0x0f)break;}weizhi(0x01);//清屏，进入计算器模式weizhi(0x06);weizhi(0x0c);weizhi(0x38);while(1){P0=0xff;yanshi(300);if(P0==0xfe)//判断是否按下切换按键{while(1)//死循环，在按键放开时跳回时钟模式{P0=0x0f;if(P0==0x0f)gotoabc;}}weizhi(0x8f);//计算器显示部分shuju(0xfe-x[0]);weizhi(0x8e);shuju(0xfe-x[1]);weizhi(0x8d);shuju(0xfe-x[2]);weizhi(0x8c);shuju(0xfe-x[3]);weizhi(0x8b);shuju(0xfe-x[4]);weizhi(0x8a);shuju(0xfe-x[5]);weizhi(0x89);shuju(0xfe-x[6]);weizhi(0x88);shuju(0xfe-x[7]);P0=0x0f;if(P0!=0x0f)//按键扫描yanshi(20);if(P0!=0x0f){a=P0;P0=0xf0;yanshi(10);b=a|P0;for(c=0;c16;c++){if(c10)//判断按下0～9数字建并给显示变量赋值{if(b==anjian[c]){k=j;//赋值部分j=i;i=h;h=f;f=e;e=d;d=n;n=c;x[0]=0xce-n;x[1]=0xce-d;x[2]=0xce-e;x[3]=0xce-f;x[4]=0xce-h;x[5]=0xce-i;x[6]=0xce-j;x[7]=0xce-k;}}if(c11)//判断加减剩除{if(b==anjian[c]){a1=c-11;if(a1==1){weizhi(0x85);shuju('+');}if(a1==2){weizhi(0x85);shuju('-');}if(a1==3){weizhi(0x85);shuju('*');}if(a1==4){weizhi(0x85);shuju('/');}g=n+d*10+e*100+f*1000+h*10000+i*100000+j*1000000+k*10000000;//将加数或除数或减数或剩数的值保存x[0]=0;x[1]=0;x[2]=0;x[3]=0;x[4]=0;x[5]=0;x[6]=0;x[7]=0;d=0;e=0;f=0;h=0;i=0;j=0;k=0;n=0;}}if(c==11&&b==anjian[11])//判断按下‘=’键{m=n+d*10+e*100+f*1000+h*10000+i*100000+j*1000000+k*10000000;//将被除数或被减数或被加数或被剩数的值保存if(a1==1)//判断是做的加或减或剩或除并做相应的计算l