郭焰昌 基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计（已打印）2

毕业设计（论文）材料之二（1）

安徽工程科技学院机电学院本科

毕业设计（论文）

专 业： 电子信息工程 题 目： 基于液晶显示的乘法 口诀测试仪的设计

作 者 姓 名： 郭焰昌 导师及职称： 许钢（讲师） 导师所在单位： 电气工程系

2008年 6月 10日

安徽工程科技学院机电学院 本科毕业设计（论文）任务书

2008 届 电气工程 系 电子信息工程 专业

学生姓名： 郭焰昌

Ⅰ 毕业设计（论文）题目

中文：

基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

英文：

Design of Multiplication Table Tester Based on LCD

Ⅱ 原始资料

[1] 宋浩，田丰．单片机原理与应用[M]．清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005

[2] 韩志军，沈晋源，王振波．单片机入门向导与设计实例[J]．计算机学，2005，10 (04)：2-6

[3] 史延龄,李汉军．点阵液晶显示模块在某一检测系统中应用[M]．北京航天航空大学出版社,1998

[4] 刘树中，孙书鹰，王春平．单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J]．微计算机信息，2007,13 (02)：10-20

[5] 黄惠媛，李润国．单片机---原理与接口技术[M] 海军出版社,2006

Ⅲ 毕业设计（论文）任务内容

题目：基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

近几年有关学龄儿童教育的电子设备快速发展，市面上出现了很多学习机、电子词典等电子辅助教学与测试产品。乘法口诀表在小学数学教育中具有重要的地位。本课题要求基于单片机和液晶显示器设计一个乘法口诀测试仪。要求能对测试的结果给出正确的判决。要求学生独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试，完成整个系统的功能。

技术指标及功能要求： 1. 采用矩阵键盘输入；

2. 用液晶显示器件显示输入和计算的结果；

3. 能随机产生测试题目，通过键盘接收输入的结果，并判定结果的对错；

4. 要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、仿真、调试，完成整个系统的功能。 课题完成形式：

1. 提交毕业论文（设计报告书）一本； 2. 电路原理图；

3. 完整的单片机源程序。

指导教师（签字） 教研室主任（签字）

批 准 日 期 2008年1月7日 接受任务书日期 2008年1月14日 完 成 日 期 2008年6月10日 接受任务书学生（签字）

安徽工程科技学院机电学院毕业设计（论文）

基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

摘 要

用单片机和液晶显示设计一个乘法口诀测试仪，能对测试的结果给出正确的判决。应用的范围可以给我国的基础小学教育提供技术支持。随着儿童教育电子设备的快速发展，市场上需求的学习机、电子词典辅助教学与测试产品也在增长。通过使用芯片，使我们所学到更多的专业知识。

研究电子教学产品能大大提高我们国家的教育教学水平，突破现阶段的固有的教学模式。电子产品的应用更会激发中小学生对科学知识的热爱，通过设计一个完整的单片机控制乘法口诀测试仪使我们对单片机如何实现功能扩展，如何节约设计资源，以及怎样使设计方便、快速有了进一步了解，以便于将来设计更多的智能仪器。多个角度分析问题，从而解决困难

自主开发研究单片机，把科学知识应用到现实生活中来，并给社会带来好的效益，是当代大学生的骄傲，更能突破现阶段的我们国家固有的教学模式。我们国家既是一个人口大国，又是一个教育大国，只有通过我们自己的研究和开发来满足国内的特殊需要。设计一个简单的乘法口诀测试仪虽然只是一个很小方面的事例，但是我们通过这样的开发和设计为我们将来积累更多的有关单片机开发方面知识，更可以为国家的儿童教育事业做一番事业。

关键词：单片机；液晶显示；乘法口诀；测试仪。

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郭焰昌：基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

Design of Multiplication Table Tester Based on LCD

Abstract

Multiplication table tester based on SCM and LCD SCM can test and correct results. The scope of application can give our basic primary education technical sustain. Along with the rapid development of electronic devices for education, on the market the demand of learning machines, electronic dictionaries in teaching and testing products is growing. By using the SCM, we can learn more expertise of SCM knowledge.

On e-learning products will greatly enhance our country's level of education, and breakthrough this stage of the inherent teaching mode. The application of electronic products will stimulate primary and secondary school students to love scientific knowledge, By designing a Multiplication table tester, we will get more understanding about how to extend I extend the function of SCM, how to save the source of design, also how to make the design convenient and more rapid, in order to design more intelligent machines, and analysis the problem from various angles, in order to resolve difficulties.

The independent development of SCM and researching can bring the application of scientific knowledge to real life, and give good benefits to the community, that is the pride of our contemporary college students, also can break through the stage of our country inherent in the teaching mode. Our country is a country with a large population, also is a big education country, so only by our own research and development to meet the special needs of domestic. Design a simple Multiplication Table Tester only a small area of examples, but by the development and design we can accumulate more knowledge of the SCM for the future, but also can give more benefits for our country's children education career.

Key words: SCM; Liquid Crystal Display; Multiplication Table; Tester

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目 录

摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................... II 插图清单 ................................................................................................................................... V 表格清单 .................................................................................................................................. VI 引 言 .................................................................................................................................... 1 第1章 绪论 .............................................................................................................................. 2 1.1 单片机的发展历史和未来展望 ......................................................................................... 2 1.2 单片机发展过程存在的问题 ............................................................................................. 3 1.3 单片机设计液晶显示的乘法口诀测试仪的任务与意义 ................................................. 4 第2章 总体方案设计 .............................................................................................................. 5 2.1 课题设计内容 ..................................................................................................................... 5

2.1.1 硬件设计模块选择 ................................................................................................... 5 2.1.2 硬件设计模块与原始方案比较 ............................................................................... 5 2.1.3 软件设计选择 ........................................................................................................... 5 2.2 设计方案总体框图 ............................................................................................................. 6

2.2.1 方案总体框图 ........................................................................................................... 6 2.2.2 设计框图原理说明 ................................................................................................... 6 第3章 硬件设计 ...................................................................................................................... 7 3.1 主芯片AT89S52介绍 ........................................................................................................ 7

3.1.1 引脚功能特性描述 ................................................................................................... 7 3.1.2 AT89S52的引脚图 .................................................................................................... 8 3.1.3 AT89S52存储器结构 ................................................................................................ 9 3.1.4 AT89S52定时、振荡分析 ........................................................................................ 9 3.1.5AT89S52 节电模式 .................................................................................................... 9 3.1.6 AT89S52编程与中断 .............................................................................................. 10 3.2 矩阵键盘简介 ................................................................................................................... 10

3.2.1 矩阵键盘的电路和外观图 ..................................................................................... 11 3.2.2 4×4矩阵键盘的工作原理 ....................................................................................... 11 3.2.3 矩阵键盘键值查找程序设计的思路 ..................................................................... 12 3.2.4 如何扫描矩阵键盘按键 ......................................................................................... 12 3.2.5 键盘的防抖动技术在设计里的应用 ..................................................................... 12 3.3 单片机复位电路 ............................................................................................................... 13 3.4 LCD1602液晶模块功能 ................................................................................................... 13

3.4.1 LCD1602主要参数介绍 ......................................................................................... 13 3.4.2 LCD1602基本操作程序 ......................................................................................... 13 3.4.3 LCD1602引脚在设计中如何应用 ......................................................................... 14 3.4.4 LCD1602指令系统 ................................................................................................. 14 3.4.5 LCD1602液晶显示特性 ......................................................................................... 15 3.4.6 1602LCD的RAM地址映射和复位（初始化）过程 .......................................... 15 3.4.7 LCD1602液晶显示器与AT89S52接线分析 ........................................................ 16 3.4.8 如何在LCD1602上显示显示数字 ....................................................................... 16

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郭焰昌：基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

3.4.9 对测试者输入的结果判断 ..................................................................................... 17 3.5 蜂鸣器 ............................................................................................................................... 17 3.6 本章设计总结 ................................................................................................................... 17 第4章 软件设计 .................................................................................................................... 19 4.1 主程序 ............................................................................................................................... 19

4.1.1 主程序流程图 ......................................................................................................... 19 4.2 子程序 ............................................................................................................................... 20

4.2.1 数据比较子程序流程图 ......................................................................................... 20 4.2.2 写指令数据到LCD子程序流程图 ....................................................................... 21 4.2.3 写显示数据到LCD流程图 ................................................................................... 22 4.2.4 检测LCD控制器忙状态，读数据流程图 ........................................................... 22 4.2.5 LCD初始化设定子程序流程图 ............................................................................. 23 4.2.6 发送字符串子程序流程图 ..................................................................................... 24 4.2.7 矩阵键盘键值查找程序流程图 ............................................................................. 26 4.2.8 延时120ms子程序流程图 .................................................................................... 27 4.2.9 延时5ms子程序使LCD初始化流程图 .............................................................. 27 4.2.10 数据转换子程序流程图 ....................................................................................... 28 4.2.11 模拟出题器子程序流程图 ................................................................................... 28 4.3 程序调试 ........................................................................................................................... 29 结论与展望 .............................................................................................................................. 31 致 谢 .................................................................................................................................. 32 参考文献 .................................................................................................................................. 33 附录A 电路原理图 ................................................................................................................ 34 附录B 一篇引用的外文文献及其译文 ................................................................................ 35 附录C 主要参考文献的题录及摘要 .................................................................................... 40 附录D 总程序清单 ................................................................................................................ 42

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插图清单

图2-1 设计总框图 .................................................................................................................... 6 图3-1 AT89S52芯片引脚图 ..................................................................................................... 8 图3-2振荡电路图 ..................................................................................................................... 9 图3-3 矩阵键盘电路 .............................................................................................................. 11 图3-4 矩阵按键排列 .............................................................................................................. 11 图3-5 开关复位与上电复位 .................................................................................................. 13 图3-6 1602LCD内部显示地址 .............................................................................................. 15 图3-7 LCD1602液晶显示器与AT89S52接线图 ................................................................. 16 图4-1 主程序流程图 .............................................................................................................. 19 图4-2 数据比较子程序图 ...................................................................................................... 20 图4-3 写指令数据到LCD流程图 ........................................................................................ 21 图4-4 写显示数据到LCD流程图 ........................................................................................ 22 图4-5 LCD忙检测、读数据流程图 ...................................................................................... 23 图4-6 LCD初始化设定子程序流程图 .................................................................................. 24 图4-7 发送字符串子程序流程图 .......................................................................................... 25 图4-8 矩阵键盘键值查找程序流程图 .................................................................................. 26 图4-9 延时子程序流程图 ...................................................................................................... 27 图4-10 延时5ms子程序使LCD初始化流程图 ................................................................. 27 图4-11 数据转换子程序流程图 ............................................................................................ 28 图4-12 模拟出题器子程序流程图 ........................................................................................ 29 图4-13 调试程序图 ................................................................................................................ 30

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表格清单

表3-1 LCD1602主要技术参数 .............................................................................................. 13 表3-2 寄存器选择功能 .......................................................................................................... 14

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引 言

在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想象和拓展空间。

单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。 但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程序）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。

应用到利用单片机和液晶显示设计一个乘法口诀测试仪，更有其很大的空间效率。几年来被普遍认为只有几十亿市场规模的电子辞典、PDA等教育电子产业，随着技术的更新与数码时代的来临，吸引了更多的消费人群，市场规模已经扩充到200亿左右。这样既可以发展国家经济，有可以促进我们的儿童教育事业发展，其前景意义是非常长远的，只有教育好了下一代人，我们的国家才能更快、更好的立足于世界之林。

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郭焰昌：基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

第1章 绪论

纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成 本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它[1]。

基于单片机设计一个乘法口诀测试仪可以说是单片机应用的一个小小的分支，但是它却可以映射到单片机很多方面的知识，既是基本的应用，又可以通过设计来更好的开发单片机，使之更好的为我们的生活和学习服务。

所以我们学习单片机就要求我们更好的掌握它的历史和未来的发展情况，以及其学术背景和理论与实际的情况。

1.1 单片机的发展历史和未来展望

电子计算机的发展经历了从电子管，晶体管，集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代，第二代，第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展；一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的。

1971年微处理器的研制成功不久，就出现了单片的微型计算机即单片机，但最早出现的单片机是一位的，1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用和好评，为单片机的发展奠定了坚实的基础，成为单片机发展史上一个重要阶段，其后，在MCS-48成功的刺激下，许多半导体芯片在生产厂商竞相研制和发展自己的单片机系列[9]。

80年代末，世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中包括Motorola公司的6801，6802，Zilog公司的Z-8系列，Rockwell公司的6501，6502等，此外，日本的NEC公司，日立公司等也不甘落后，相继推出了各自的单片机品种。尽管目前单片机的品种很多，但是我过使用最多的是Intel公司的MCS-51单片机系列。MCS-51系列是在MCS-48的基础上于20世纪80年代初发展起来的，虽然它是8位的单片机，但其功能较MCS-48有很大的增强。此外，它还具有品种全，兼容性强，软硬件资料丰富等特点，因此应用愈加广泛，成为比MCS-48更重要的单片机品种，直到现在，MCS-51仍不失为单片机的主流系列。继8位单片机之后，又出现了16位单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表。与MCS-51相比，MCS-96不但字长增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特别是芯片内还增加了一个4路或8路的10位A/D转换器，使其具有A/D转换的功能。纵观单片机近30年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、

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外围电路简单化以及片内存储器容量增加的方向发展。但其位数不一定会继续增加，尽管现在已经有了32位单片机，但使用的并不多[5]。

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发 展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发 展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。

可以预言，今后的单片机将是功能更强，集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便等特点。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。现在单片机的应用已经很广泛：工业自动化方面自动化能使工业系统处于最佳状态，提高经济效益，改善产品质量和减轻劳动强度。因此，自动化技术广泛应用于机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中，而在工业自动化技术中，无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都需要要有单片机的参与[3]。

在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的综合技术中，单片机将发挥越来越大的作用；仪器仪表方面 现在仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高，对此最好使用单片机来实现，而单片机的使用又将加速仪器仪表向数字化，智能化，多功能化和柔性化方向发展。此外，单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构、减小体积及重量而易于携带和使用，并具有降低成本，增强抗干扰的能力，便于增加显示、报警和自诊断等功能；家用电器方面，家用电器产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度，而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“电脑控制”以提高其产品的档次，例如洗衣机，电冰箱，空调机，微波炉，电视机和音像视频设备等，这里说的电脑实际上是单片机。智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，进一步改善我们的生活质量，把我们的生活变的更加丰富多彩；信息和通信产品方面信息和通信产品的自动化和智能化程度很高，这绝对离不开单片机的参与。

1.2 单片机发展过程存在的问题

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。

今天还很难有一家中国大陆的公司能在如此浩大的单片机市场上占有一席之地，这不能不说是我国电子工业的悲哀。另一方面，如此琳琅满目、让人眼花缭乱的单片机品种，着实给单片机应用的工程师提供了巨大的选择空间。这么多种单片机能进入中国市场，这一事实就说明了我们的应用工程师已经能够综合各类单片机的性能、价格等方面的因素，并结合实用对象进行选择。较过去以剖析、复制外国产品为主的思路有了相当的改进。随着我国经济实力的增长，开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主，公司能否提供廉价的仿真器，提供方便的技术服务与培训，较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争，这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。竞争的结果是为单片机应用工程师提供更广阔的选择空间，而最终受益的是单片机产品的消费者。由于单片机对各行各业都有用，这种电子技术的进步导致各行各业的进步，也带动了人类文明的进步。

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郭焰昌：基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计

1.3 单片机设计液晶显示的乘法口诀测试仪的任务与意义

用单片机和液晶显示器、矩阵键盘设计一个乘法口诀测试仪要求我们设计者对目的很明确，那就要求我们去自主选择芯片，独立完成软件和硬件设计，软件不但是包括源程序，而且要有很明晰的流程图。硬件图设计合理，力求明确，实用，操作简单明了。能准确判断结果的正误，并迅速给出正确的答案，达到儿童学习乘法口诀和对乘法口诀的熟练掌握。

通过设计测试仪我们一来巩固了知识，从理论走到了应用，二来可以开发更多的学习字典，满足我们国家的学龄儿童的需要，只有通过科学的教育办法我们的教育才可以实现最优最充分的发展。对我们国家和整个民族发展起着举足轻重的作用。

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第2章 总体方案设计

基于单片机的液晶显示乘法口诀测试仪的设计总体有单片机模块、矩阵键盘输入模块、LCD液晶显示模块、一个基本的复位电路和用于提示的蜂鸣电路，各部分组合完成基础的电路硬件模块。需要的乘法口诀软件设计用的程序为汇编语言，并通过程序合理的编写完成要求，最后达到调试，仿真。

2.1 课题设计内容

基于单片机和液晶显示设计一个乘法口诀测试仪，其核心部分是单片机，显示模块为一个液晶显示LCD。单片机在生产中应用及其广泛，涉及生活的每个角落，尤其为电子和计算机发展提供了技术实践。

设计的乘法口诀测试仪即可随机产生测试题目，又可以对测试人通过键盘输入的结果给出判断，并能对错的结果给出正确的答案。 2.1.1 硬件设计模块选择

单片机是设计的核心关键部分，在此次设计里考虑到要求功能，达到理想的效果，选择了AT89S52主芯片。该芯片从抗干扰和经济出发最理想的选择。

液晶显示部分从目前的市场用得最多的原器件来选择，更从为了达到最佳的显示效果，给测试者清晰的图像出发，选择LCD1602型号液晶显示器。

键盘输入考虑到是要用矩阵键盘，又因为乘法口诀要从1*1---9*9，并要能随机出题，然后如果测试者输入的结果有错误，通过按一个键盘来查看正确的结果，所以从以上各要求满足点出发使用了4*4键盘矩阵。

单片机必要的是复位电路，设计用开关复位电路给单片机进行复位，简单而且实用。 为了对测试者答题的结果正确如否给出提示，硬件电路外加了一个蜂鸣器，当测试者的答案与正确答案一致的时候，电路会发出蜂鸣声，用以告诉测试者所键入的答案数值为正确。

2.1.2 硬件设计模块与原始方案比较

上述方案为最佳选择方案，而与原始方案比较有其实用和合理性，芯片原始选择是80C51，该芯片的其他主要保密特性仅为二级保密位，中断源为5个，而AT89S52有三级保密位，8个中断源，主要是有其独特的“看门狗”技术，软件控制的复位方式，设计中用到了多次的复位技术，这一特殊的复位方式更给设计带来了很多方便。

原始的单行LCD液晶显示给设计带来了很多的误区，当比较结果的时候，如果也在第一行出现的时候，就会给测试者带来误解，不便观察。所以选择了1602型的LCD显示技术，16字符点阵，两行显示，给测试人很明白的答案，提高了工作效益，解决了视觉上的混乱。

原始的键盘考虑是3*3的矩阵键盘来设计按键，但是后来想到问题就是：从0-9已经占领了10个按键位，剩下就两个可以选择的按键，一个出题按键，一个确认按键，一个给正确答案提示测试人的，那么这样一来就不可以用3*3的矩阵键盘了，最后从实用和合理的角度出发选择了4*4的矩阵键盘，完全可满足设计一个乘法口诀答题仪设计的要求。

所以经过一段时间的综合比较就完成了一套比较合理的整体设计方案。 2.1.3 软件设计选择

程序是设计的软件部分，考虑到设计用的是单片机AT89S52，所以就回避了用C语言的办法去实现其要求的功能。用汇编语言，可以达到设计的要求。汇编语言里包括了各模块的子程序，并在难懂的关键地方注明了文字叙述，是读者看后就很清楚明白。

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2.2 设计方案总体框图

设计方案总体框图可以是设计思路变得简单化、清楚化。给读者以很明亮的设计规划，便于设计者参考。总体框图设计的合理性更是很重要的，如果设计合理，不但是可以节省设计者宝贵的时间更能达到设计的合理化，操作简单，使用效益高。

单片机设计电路要考虑的问题更是繁多，所以有个清晰的设计总体框图是相当重要的。

2.2.1 方案总体框图

图2-1 设计总框图

2.2.2 设计框图原理说明

该测试仪设计简单，占用硬件资源少，有良好的人机对话功能，便于携带、操作, 能够满足课程教学实验的要求，性能稳定、可靠。

按照芯片测试插座旁边的指向，插入待测的数字芯片或按键；通过键盘输入指令或数字，单片机经过键盘扫描读入键值，根据输入值来执行相应的子程序。

首先，由单片机设定的随机程序在液晶显示器LCD1602上显出被测试的题目如：9x9=_测试者通过键盘输入自己算的结果，当结果为正确值（81）则蜂鸣器发出几声响声；若不为正确值，则没有上述情况；此时如果测试者想知道正确的结果，就可以按事先设定好的键盘，比如设定更正键为“C”，按此键就可以示出正确的结果。复位一次单片机又可以重新产生测试题目。

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第3章 硬件设计

电路硬件设计包括AT89S52主芯片、LCD1602显示电路、矩阵键盘电路、单片机复位电路，外加一个蜂鸣器。

3.1 主芯片AT89S52介绍

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符[15]。 3.1.1 引脚功能特性描述

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能：

P1.0 T2定时器/计数器T2的外部计数输入，时钟输出；

P1.1 T2EX定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制； P1.5 MOSI在系统编程用； P1.6 MISO在系统编程用； P1.7 SCK在系统编程用；

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器，P2口送出高八位地址。

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4

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个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

端口引脚的第二功能： P3.0 RXD 串行输入口； P3.1 TXD 串行输出口； P3.2 INTO 外中断0； P3.3 INT1 外中断1； P3.4 TO 定时/计数器0； P3.5 T1 定时/计数器1；

P3.6 WR 外部数据存储器写选通； P3.7 RD 外部数据存储器读选通；

此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号[6]。

ALE/PROG——当访问外部存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必需保持低电平（接地）。

RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 VCC：电源。 GND：接地。

3.1.2 AT89S52的引脚图

图3-1 AT89S52芯片引脚图

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3.1.3 AT89S52存储器结构

存储器结构：MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址[2]。

程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于AT89S52，如EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H~FFFFH。

数据存储器：AT89S52有256字节片内数据存储器。高128字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH的地址。

3.1.4 AT89S52定时、振荡分析

看门狗定时器：WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（WDTRST）构成。

定时器0和定时器1：在AT89S52中，定时器0和定时器1的操作与AT89C51和AT89C52一样。定时器2：定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择。定时器2有三种工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。工作模式由T2CON中的相关位选择。定时器2有2个8位寄存器，分别是TH2和TL2。在定时工作方式中，每个机器周期，TL2 寄存器都会加1。由于一个机器周期由12个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12。

时钟振荡器：AT89S52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器在一起构成自激振荡器。

用户也可以采用外部时钟。在这种情况下，外接石英晶体（或陶瓷振荡器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。

图3-3 振荡电路图tu 图3-2 振荡电路图

由于外部时钟信号是通过一个2分钟触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间产品技术条件的要求。

3.1.5AT89S52 节电模式

空闲节电模式：AT89S52有两种可用软件编程的省电模式，它们是空闲模式和掉点

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工作模式。这两种方式是控制专用寄存器PCON（即电源控制寄存器）中的PD（PCON.1）和IDL（PCON.0）位来实现的。PD是掉电模式，当PD=1时，激活掉电工作模式，单片机模式，即PD和IOL同时为1，则先激活掉电模式。

在空闲工作模式状态，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止[11]。 3.1.6 AT89S52编程与中断

编程方法：

1．在地址线上输入编程单元地址信号。 2．在数据线上输入正确的数据。 3．激活相应的控制信号。 4．把EA/Vpp升至12V。

5．每给Flash写入一个字节或程序加密位时，都要给ALE/PROG一次脉冲。字节写周期时自身定制的，典型值仅仅50us。改变地址、数据重复第1步到第5步，知道全部文件结束。

中断原理：

AT89S52有6个中断源：两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。这些中断每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。

3.2 矩阵键盘简介

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。相比较独立式键盘占用大量的I/O系统资源而言，矩阵键盘是很普及得到应用的，一般应用到按键较多的系统之中。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按钮加以连接。这样，一个端口（如P1口）就能组成4*4=16个按钮，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，若再多加一条线就能组成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

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3.2.1 矩阵键盘的电路和外观图

图3-3 矩阵键盘电路

上图已经明确了该键盘电路和AT89S52的接线原理了，从P1.0到P1.7按顺序连接，与之对应的是键盘外观排列图，如图3-4所示：

图3-4 矩阵按键排列

3.2.2 4×4矩阵键盘的工作原理

先从AT89S52单片机的P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。

举例说明如何得到按键的特征编码：假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。 从单片机AT89S52的P1口的高四位输出低电平，即P1.4－P1.7为输出口。低四位输出高电平，即P1.0－P1.3为输入口。读P1口的低四位状态为“1101”，其值为“0DH”。再从P1口的高四位输出高电平，即P1.4－P1.7为输入口。低四位输出低电平，即P1.0－P1.3为输出口，读P1口的高四位状态为“1110”，其值为“E0H”。将两次读出的P0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“EDH”。用同样的方法可以得到其它15个按键的特征编码。

根据按键的特征编码，查表得到按键的顺序编码：将用上述方法得到的16个按键的特征编码依照按键排列的顺序排成一张特征编码与顺序编码的对应关系表，然后用当前读得的特征编码来查表，当表中有该特征编码时，它所在的位置就是对应的顺序。

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3.2.3 矩阵键盘键值查找程序设计的思路

识别键盘有无按键按下，若无键按下返回。如果有键按下，找出具体的按键值，通过查找程序我们就可以知道那个案件按下去了，并可以通过具体公式计算出来。

扫描一个按键通常为几微妙，而测试者用手来按键盘时候大概需要零点几秒来完成，所以在每次扫描键盘时候就得看看先前的那个按下的按钮是否有放开。 3.2.4 如何扫描矩阵键盘按键

从总电路图接线上可以看到键盘设计的0—9，ABCDFE，16个键依次顺序排列，第一行为：0-3，第二行为：4-7，第三行为：8、9、A、B，第四行为C、D、E、F。

当扫描第一行0、1、2、3四个按键：此时使单片机AT89S52P的P1.4输出“0”，当P1.4输出“0”时，只要把0、1、2、3四个键中任意一键按下，那么从P1口输入到ACC（累加器）的值的高4位D4-D7中就会有“0”出现。此时把ACC值依次送入进位信号中检查，每送入检查一次后，将R0的值加1。R0最先值为00H，所以第一次扫描“0”号键时，R0为00H，再扫描“1”号键时，R0的值为01H。当4个键盘都扫描完后，如果有键盘按下，则跳转到KEYIN处执行，在判断有键闭合时，调用软件延时程序去除键盘抖动，若该键仍然处于闭合状态，则该键按下。用同样的依次方法去扫描确定第二、第三、第四行键盘。

但是如何识别键盘键值是设计乘法口诀键盘的关键地方，其识别公式是：键值N=所在行的首键号+列号（0-3）。如第二行的第一列的按键被按下，我们可以判断，第二行的首键号是4，列号是1，所以键值N=4+1=5，与设计吻合。 3.2.5 键盘的防抖动技术在设计里的应用

一般情况下，键盘采用机械弹力开关来反映一个电压信号的开、断。由于机械触点的弹性作用，在闭合和断开会发生有抖动现象。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般在5-10ms之间。为保证按键不发生误动作，在编写按键处理程序中必须有防抖动措施。防抖动措施有软件和硬件两种方法。

硬件防抖动电路的典型办法是采用RS触发器，构成双稳态消抖电路，一般在用对按键的操作过程中要求比较严格。

对于初学者而言，采用上面那个方法去抖动的技术难度较大，因此使用软件消抖的办法是很简单的。

它的工作原理是：当软件检测到第一次按钮按下时，执行一个10-20ms的软件延时程序，之后再检测该键电平是否仍然维持在闭合状态，若仍然保持，则确认此按键真正按下，从而消去了抖动的影响。

根据如小程序，就可以算出键盘抖动的时间：

DELAY: MOV R7,#240 DEL4:

MOV R6,#250 DEL5:

DJNZ R6,DEL5 DJNZ R7,DEL4

结合设计要求，使矩阵键盘的抖动时间成为了120ms,当晶体的频率为12MHz时,其计算值为:250×240×2=120000us=120ms。

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3.3 单片机复位电路

复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU中的各个部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位，单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。当单片机已在运行当中时，按下复位键S1后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。其电路图3-5如示：

图3-5 开关复位与上电复位

其中VCC接+5v电压，RST接单片机的复位端口RST，具体参数见总原理图。

在这种复位电路中，干扰容易串入复位端，在大多数情况下不会造成单片机错误复位，但是会引起内部某些寄存器错误复位，这时可在复位引脚上一个去耦合电容。如果应用到现场抗干扰严重，或整个系统干扰严重，引起单片机复位，可采用屏蔽的办法解决，如加屏蔽网或移动位置等。

3.4 LCD1602液晶模块功能

液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、文字、图形等[4]。

1602可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。 缺点：不能使用中文，不能显示图形。PCB尺寸：81*37mm 液晶尺寸：69*26mm。

现在的字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。 3.4.1 LCD1602主要参数介绍

表3-1 LCD1602主要技术参数

显示容量 芯片工作电压 工作电流 模块最佳工作电压 字符尺寸 16X2个字符 4.5~5.5V 2.0mA（5.0V） 5.0V 2.95X4.35(WXH)mm 3.4.2 LCD1602基本操作程序

读状态：此时输入端RS=L，RW=H，E=H，输出端D0~D7=状态字。

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读数据：此时输入端RS=H，RW=H，E=H 输出端：无。

写指令：此时输入端RS=L，RW=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲 输出：D0~D7=数据输入[12]。

表3-2 寄存器选择功能 RS 0 0 1 1 R/W 0 1 0 1 操作 指令寄存器(IR)写入 忙标志和地址计数器读出 数据寄存器(DR)写入 数据寄存器读出 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” [13]。 3.4.3 LCD1602引脚在设计中如何应用

VSS为地电源。

VDD接5V正电源；为LCD1602提供驱动。

V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；按编程原理接到AT89S52的P2.0脚。

RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据；按编程原理接到AT89S52的P2.1脚。

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；按编程原理接到AT89S52的P2.2脚。

D0～D7为8位双向数据线；依次接到AT89S52的P0口，作为输入和输出使用，三态双向。

BLA：LED背光正极。需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右。 3.4.4 LCD1602指令系统

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令。它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的[10]。（说明：1为高电平、0为低电平）

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置； 指令2：光标复位，光标返回到地址00H；

指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效；

指令4：显示开关控制D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁；

指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标；

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指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F：低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符；（有些模块是DL：高电平时为8位总线，低电平时为4位总线）

指令7：字符发生器RAM地址设置； 指令8：DDRAM地址设置；

指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙；

指令10：写数据； 指令11：读数据；

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符[8]。 3.4.5 LCD1602液晶显示特性

由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多[7]。

假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 3.4.6 1602LCD的RAM地址映射和复位（初始化）过程

图3-6 1602LCD内部显示地址

例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该：01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。

第一次延时15ms时，等待LCD电源稳定，前几次延时，读写数据之前不需要忙检测，以后每次读写数据之前都必须要进行LCD忙检测。

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3.4.7 LCD1602液晶显示器与AT89S52接线分析

图3-7 LCD1602液晶显示器与AT89S52接线图

其中的D0---D7标注全写应该是DB0---DB7，这样的简洁写法为了芯片的版面视觉好看，D0---D7与P1.0---P1.7一一对应连接，P2.0---P2.1分别接RS、RW、E引脚。VLCD接10K可调电阻到GND。AT89S52的晶振频率为12MHz。

3.4.8 如何在LCD1602上显示显示数字

从D0-D7的8位数据接口知道使用了8位的指令。开始为初始态，屏幕即以及光标被打开，但是没有显示数字符号，如下表示；

当进入模式设定时候变

为：

当写入数字“8”到显示储存

器??DD-RAM”中，数字“8”写到屏幕上，并且光标地址加1，因此被移到右边，其意图就成为：

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同样的原理，如果键入需要

是“81”的话，那么示意图会变成：

光标地址加1，又被移动到右

边。

在使用1602液晶显示的时候，第一行和第二行只显示最大的16数字符号，由于用到了程序自定义，随机能产生乘法口诀题目，出现在第一行：

键入的数值会使光标自动右移动。

3.4.9 对测试者输入的结果判断

整个系统完成的核心部分是要对测试者给出的结果的判断，并且能对错误的结果给出正确的值。

测试者做好题目后，按“确认”键即可知道对错了，

如果结果与保存的“64”一致，则蜂鸣器会发出响声，开关复位后，随机又能出题；如果

结果与“64”不一致的，则蜂鸣器不会发声，测试者如果想知道正确结果，按下“C”键，隐藏不显示的正确答案“64”会在屏幕上显示出来。按“F”键又可以产生新的随机题目。 3.5 蜂鸣器

设计的乘法口诀测试仪在测试者答对了随机给定的题目以后会自动报警蜂鸣，给测试者提醒作用，为了使蜂鸣器能够正常工作，必须用一个三级管放大电路来实现。

连接三级管放大电路的时候注意基极、集电极、发射极端接线，因为其R3端要靠低电平才有效果，而P3口功能一些用于编程和程序校验的控制信号，所以选择了P3.7口。

软件对蜂鸣器的控制主要是控制了蜂鸣器的响声次数，每次答对一个题目，确认后会自动响三声，用以来告诉测试人该结果和正确答案一致，是对的，如果没有响的话，就告诉测试者该题目答错。

3.6 本章设计总结

本章硬件设计是为了能更好的让设计的思路清晰明白，对各个部分都要求很慎重，比如先是单片机任何选择问题，考虑到了很多因数：抗干扰、节约性、方便、速度快等

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方面，而且从实际的使用仿真角度去发，由于一些老的芯片已经完全停产了，所以不利于购买，因此放弃了一些芯片的选择，最后选择功能比较全面的AT89S52，有看门狗定时，低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、双数据指针等比较全面的功能，适合该设计的需要。液晶显示器从实用的角度出发，因为本次设计是乘法口诀，就可以用个两行的显示器，而LCD1602正是16字2行，就满足了需要。

键盘因为需要用0-9之间的数字来计算乘法所以用了4×4矩阵键盘，能安排16个功能键盘，8个数据输出，节约来芯片的利用资源。

基本完成选择后，就是进一部来考察各器件的使用和性质、接线，难度比较大的是如何来实现设计要求的各个功能，除了认真的去研究各个元器件的功能和作用之外，就很难完成要求的内容。

完成了硬件设计之后就对整个设计有了一个很仔细的认知，对学习专业和掌握专业知识是有莫大的帮助的。

完成的下一个阶段就是把软件和硬件的双向作用有效的结合到一快来，使设计完善。

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第4章 软件设计

乘法口诀主程序包含了主程序、键盘键值查找子程序、键入数据子程序、数据比较、写指令数据到LCD、写显示数据到LCD、LCD初始化、延时120ms等子程序。各部分系统的配合着完成乘法口诀测试仪的软件部分。 4.1 主程序

4.1.1 主程序流程图 开始

初始化

清除显示地址 调用子程序 出题 键盘扫描

否 是否有键按下

是

和答案比较， 否

相等吗？

是 显示“OK”；

蜂鸣器响 显示“Error”； 提示正确答案

延时等待 图4-1 主程序流程图

主程序是实现整体功能的核心部分，通过调用其它各个自程序来实现一个完整的乘法口诀测试仪的判断测试者的答案。包括了调用延时、数据比较、写指令数据到LCD、

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写显示数据到LCD、LCD初始化等功能。

4.2 子程序

子程序包括数据比较子程序、键盘扫描子程序、显示子程序等。 4.2.1 数据比较子程序流程图

开始 高位比较（十位） 低位比较（个位） 高低位都正确？ 正确蜂鸣几声 返回

图4-2 数据比较子程序图

比较数据的子程序是逐渐从高位到低位的进行的，先看高位有没有“0”，有“0”则直接跳过不比较，没有就继续比较，只有当地位和高位的比较全正确的时候，才能蜂鸣器发出响声。

测试者通过输入键盘按钮的先后主芯片自行判断高低位正误。

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4.2.2 写指令数据到LCD子程序流程图

开始 RS置0，E置1，RW置0 送出寄存器R1数据，LCD接收 E置0 一个字节传送完毕？ 返回

图4-3 写指令数据到LCD流程图

写指令寄存器子程序入口寄存器为R1，程序流程图如图4-3所示。因写入时，要求E出现负调变，所以送出数据后需另E置0，方可完成写入过程。写指令的时候要求E为高脉冲，RS=0，RW=0，D0-D7=指令码。

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4.2.3 写显示数据到LCD流程图

开始 RS置0，E置1，RW置1 送出寄存器R2数据，LCD接收 E置0 一个字节传送完毕？ 返回

图4-4 写显示数据到LCD流程图

写数据寄存器子程序入口寄存器为R2，程序流程图如图4-4所示。写入时同样要求E出现负调变，而且与写指令寄存器IR有相似的地方，所以DR送出数据后和还是要求E置0，方可完成写入过程。写指令的时候要求E为高脉冲，RS=1（不同点）。RW=0，D0-D7=指令码。

4.2.4 检测LCD控制器忙状态，读数据流程图

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开始 对1602初始化写入显示设置命令 延时 忙检测信号 STA7=0? 获得显示RAM地址 读相应的数据 返回

图4-5 LCD忙检测、读数据流程图

1602内有一个忙标志位STA7，它反映了控制器HD44780内部运行时序状态。当STA7＝1时，表示内部操作正在运行，不能接受外部数据

当STA7＝0时，表示已准备好接收，可以随时接收CPU发来的数据和命令，这是SMC1602B向CPU发出的唯一联络信号。

CPU对模块的读操作(RS＝0，R/W＝1，输出：D0-D7=数据)，读出来的状态字是忙标志位与7位当前数据地址指针值的组合。因此，对控制器每次进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0。 4.2.5 LCD初始化设定子程序流程图

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开始 延时15ms 写指令38H 延时5ms 显示模式设置 关闭显示 清屏 显示光标设置 开显示及光标显示 返回

图4-6 LCD初始化设定子程序流程图

第一次延时15s时，等待LCD电源稳定，前几次延时，读写数据之前不需要忙检测，以后每次读写数据之前都必须要进行LCD忙检测。 4.2.6 发送字符串子程序流程图

为了实现字符串的传输，我们必须把数据的头尾设定好，LCD1602的第一排和第二排均只能显示16个字符，因此，在加延时的时候形成滚动，就可能字符在第一行消失。单片机收从开头到字符则认为是数据开始接收字串，直到受到末尾的那个字符才认为是本次传输字符串的完全结束。

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开始 初始化串行口设置 初始化LCD液晶显示 是否接收完发送的字符串？ 发送接受到的字符串 一个字节发送完毕？ 刷新显示 返回

图4-7 发送字符串子程序流程图

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4.2.7 矩阵键盘键值查找程序流程图

开始 有键闭合？ 调用防抖动子程序 有键闭合？ 计算键值 键值为列数乘以4加上行数 键释放？ 被查找键值显示 返回

图4-8 矩阵键盘键值查找程序流程图

键盘键值查找必须要先判断按键时否有闭合，用软件使AT89S52的P1.0-P1.3端输出为“0”状态，若P1.4-P1.7若为“1”状态则没有键盘按下，若不全为“1”则表示有按键按下。

用扫描的方法识别键值N。其公式为：N=所在行键首键号+列号。然后是要判断键时否释放，如果释放，则键值送入累加器A中，这样就防止了按一次却进行多次键功能操作，保证每按一次CPU只执行一次处理。

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4.2.8 延时120ms子程序流程图

开始 设定循环次数 设定每次循环时间 执行延时 返回

图4-9 延时子程序流程图

为了防止键盘的抖动造成对CPU的影响，就必须设定延时程序来解决这个问题，该子程序对应的晶体频率为12MHz，从程序的设计可以计算出时间为：250×240×2=120000us=120ms。

4.2.9 延时5ms子程序使LCD初始化流程图

开始 设定循环次数 设定每次循环时间 执行LCD延时 返回

图4-10 延时5ms子程序使LCD初始化流程图

由对应的程序设定同样可以计算出延时时间，设定循环时间为：250×10×2=5000us=5ms。

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4.2.10 数据转换子程序流程图

开始 初始化十进制寄存器 将十六进制转成十进制放入十进制寄存器 将高位转为 ASCⅡ码并存放 将低位转为 ASCⅡ码并存放 返回

图4-11 数据转换子程序流程图

十六进制首先转换成十进制，由于十六进制和十进制存放的寄存器不一样，所以进行第一次转换之前必须要把十进制寄存器给初始化，以便存放转换后新的十进制数据，转换成ASCⅡ码的时候把十进制的高低位分别来转化，ASCⅡ码存放在ACC（累加器）中。

4.2.11 模拟出题器子程序流程图

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开始 停止T1运行 取T1当前植 取得对应的题号 将题目分组 保存乘数 将题目分组 保存被乘数 计算乘积 分别保存乘积的 高位和低位 将结果转为 ASCⅡ码并存放 返回

图4-12 模拟出题器子程序流程图

该乘法口诀的设计可以随机产生测试题目，测试者还可以通过按键来检测答案，并可以当自己做错了以后知道正确的答案。

4.3 程序调试

设计用的是汇编语言对单片机进行操作和控制，读起来很好理解，通过编写好的程序进行了用Keill软件进行了调试[14]。调试结果如下图4-13：

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图4-13 调试程序图

通过调试可以知道程序没有错误，可以进一步进行仿真和其它的操作。

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结论与展望

经过一短时间的认真做毕业设计，使我对单片机的设计课题有了很深刻的理解，对硬件了解多了很多，对软件的流程图设计也有了一定的进步，而且根据事先规划的方案逐渐实现了。硬件实现方法是通过查询各芯片的功能对比从而整体把握，选择了主芯片AT89S52，这个芯片的选择对设计的具体要求带来了很大的帮助，提高效益，减少差错，节省了部分的器件，节约了设计时间。键盘电路按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。相比较独立式键盘占用大量的I/O系统资源而言，一个端口（如P1口）就能组成16个按钮，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，采用矩阵法来做键盘是很合理的。液晶显示器选择型号1602，考虑到乘法口诀的数字有限，又有每行16个字符就足够达到利用率。总的体会就是第一次把理论知识用到合理的设计方案中来，所以带给我的启发就是科学的发展要依靠学到的理论知识加以应用在现实里实现，把握物质的特性至关重要。

现在智能化的发展和应用空间是日益先进。从我国的古代算盘到现在的电子计算机无疑是一人类历史的进步，开始计算机的出现由于不知道集成电路的设计方案，导致一个完整的计算机就要占用几个房子大的空间，而现在的一个芯片CPU才只有一个水瓶盖子大小，一个先进的掌上电脑就能使用好多功能。设计一个乘法口诀测试仪不到200克的重量，总大小也只有巴掌大小的空间，方便孩子随身携带、学习。以前的儿童教学方法就是单一的课堂学习，老师黑板出题，学生作答，时间和效益都相当低，走出这一固定的模式教学，启蒙儿童学习可以在任何地方，任何时间，有了乘法口诀测试仪的帮助，能随机给儿童出题，给他们正确的答案和指导。这样一来课堂的模式教学可以走向多元化，启发儿童对科学的热爱。

由于设计的是单一的乘法口诀，只能对其乘法出题，其它算法不再计算范围之内，可能会给教学带来一些知识上的局限性，所以第一个拟改方案就是把其它的除法、加法、减法等算法混合起来计算，出题的内容将大大丰富。又由于每次出题没有时间规定限制，测试者可以无限的延长计算时间，对提高儿童的大脑思维活跃性不是很好，如果每次出题能规定一短时间的考虑，规定题数，时间到了还没有结果就视为答错，并自动给出下一个题目，在规定的时间内出一定数目的题可以考察测试者对运算掌握的熟练程度，并给出总结的分数，答对和答错比例。由于AT89S52单片机需要电源启动，所以设计一个乘法口诀必须要通电，目前给的电子辞典大多数是要上小电池，如果没有了电源启动将无法使用，为了解决这个矛盾，我们可以设计一个依靠光能转化为电能的装置，真正达到在任何时间、任何地点学习的目的。

在我们国家还有很多儿童面临的是饥饿和贫困，他们所在的地区有的地方连电力也是经常不能够满足，而市场上的电子辞典对他们来说是奢侈品，如果能把上述的难题解决完善，很多的学龄儿童就可以得到一个比较好的学习资料，也不需要电池的购买，通过很小的设计成本就可以为他们的启蒙教学带来莫大的帮助，从某些程度上说就是减少了我们国家的教育资源难得均匀分配的困难。对下一代儿童的教育工作是关系到我们国家发展的大局。能为社会做出自己应有的贡献是我们当代大学生的神圣职责和使命，设计一个简单的乘法口诀具有不简单的意义。

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致 谢

本论文是在导师许钢老师的密切关心和悉心指导下完成的。许钢老师在课题研究和论文写作的过程中给予了我极大的指导和鼓励，谨向恩师致以最真挚的感谢和最崇高的敬意。

许钢老师以认真负责的工作态度、一丝不苟的治学态度深深影响着我，从大学二年级我就曾经深受许老师影响。许钢老师以渊博的学识、富有创造力的思维和丰富的教学实践经验给予我深刻的启迪，使我在实践中得到了最大的锻炼，使我终生受益。

导师严谨的治学风范，诚实守信的为人作风，勤勉的工作精神，以及高度的负责精神，时刻鼓励我更加努力的学习和勤奋的工作，在人生的旅途上不断的锻炼自己。

同时我要感谢我的以前教学老师、同学们。他们在平时的学习给了我知识的源泉，当我遇到不懂的地方的时候他们都是全心辅导，在此表示我最诚挚的谢意。

没有老师和同学的帮助，我今天所取得到的成就也无从说来。我再次向你们表达我最崇高敬意！

作者：

2008年6月10日

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参考文献

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[6] 韩志军，沈晋源，王振波．单片机入门向导与设计实例[J]．计算机学，2005，10 (04)：2-6

[7] 姚远．液晶显示技术的新进展[J]．新电脑，2007,11 (02)：12-15

[8] 刘树中，孙书鹰．王春平．单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J]．微计算机信息．2007，13 (02)：10-20

[9] 甘学温，莫邦燹．低功耗CMOS逻辑电路设计综述[J]微电子学．2000,13 (04)：1 [10] 许宜申，朱欣华，许向华．点阵式LCD显示模块在数控机床中的应用[J]．工业控制计算机，2004,12 (03)：17-18 [11] 昭贝贝，龚光华．单片机认识与实践基本注意项目[J]．单片机认识知识，2003，11(06)：7-11

[12] 科林．新型显示器—电路分析与检修[J]．新型显示器．2007，16(03)： 10-15

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[14] 严天峰．单片机应用系统设计与仿真调试[M]．北京航天航空大学出版社，2005 [15] Hmjushon. W. Lidamalu. ---Cx51 Compiler User?s Guide: Optimizing C Compiler and Library Reference for Classic and Extended C51 Microcontrollers[M]．Software ,inc,2002 [16] E. A. Nichols. K. R. Musson. ---The Principle and Application of MC51 Guide[J]． software,Inc.2002,10 (02):1-8

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附录A 电路原理图

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附录B 一篇引用的外文文献及其译文

外文文献:

The Principle and Application of MC51 Guide

The single slice machine means a complete calculator system which integrates on a piece of chip. Though he greatly parts of functions integrate on a cake of small chip, but it has greatly parts of parts that a complete calculator needs: CPU, memory, inner part and the exterior total line system, greatly part of will also have an outside to save currently. Integrate in the meantime such as the communication of connect, in fixed time machine, actually and always clock etc. peripherals. But now the most strong single slice machine system even can voice, picture, network, the complicated importation output the system integrate on a piece of chip.

The single slice machine is also called tiny controller, is because it was used in the industry to control realm at the earliest stage. Single slice machine from inside chip have CPU appropriation processor to develop only since then. At the earliest stage of design the principle is to pass to integrate a great deal of peripherals and CPU in a chip, making calculator system smaller, integrating more easily into complicated of but to mention to request a strict control equipments in the middle. The INTEL Z80 is the processor which designed according to this kind of thought at the earliest stage, from now on, single slice the development of the machine and appropriation processor went by different roads then.

The single slice of the earlier period all of machines are 8 or 4.Among them, the INTEL is most successful of 8031, because of in brief dependable but the function was quite good to acquire very big good opinion. Henceforth at 8031 up developed MCS51 series a single slice machine system. According to the single slice of this system machine system is still in the extensive usage till now. Because of the industry controls the exaltation of with realm request, starting appearing 16 single slice machine, and because the sex price wanted to don't get a very extensive application than the disregard.

Develop greatly along with the consumption electronics product after 90's, the single slice machine technique got a huge exaltation. Along with the extensive application of INTEL is 960 series especially later ARM series, the 32 single slice machine replaces 16 single slice the high level position of the machine quickly, and gets into an essential market. And traditional of 8 single slice the function of the machine also got to fly to raise soon, handling an ability to compare with to raise few a hundred folds in 80's.Currently, 32 single slice of the high level with main machine already over 300 MHz, the function keeps appropriation processor of making track for the mid 90's, and the common model number factory price drop into to USD 1, tallest carry of model number also only USD 10.

The contemporary and single slice machine system has already no longer developed and used just under the naked machine environment, the in great quantities appropriative built-in operate system is applied extensively in the whole series of the single slice is on board But Be is the high level of handheld PC and cellular phone core processing single slice the machine even can use appropriative Windows and the Linux operate system directly. Single slice the machine ratio appropriation processor is the most suitable to match to apply in the built-in system, so it got the most applications. In fact the single slice machine is an amount the most calculators are in the world. The modern mankind are living medium use of assemble in almost

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each electronics and machine product have a single slice machine. All have 1-2 single slice machine in the computer access such as cellular phone, telephone, calculator, home appliances, electronics toy, handheld PC and mouse etc. And personal computer in would also capable number not a few single slice the machine be working. Provide with more than 40 departments a single slice machine generally on the car, complicated industry's control the top of the system even may has single several hundred pedestals slices machine to work in the meantime. Single slice the amount of the machine not only far above the PC machine and other calculations of comprehensive, even than the mankind's amount still want have another.

SCM is a major piece of computer components are integrated into the chip micro-computer. It is a multi-interface and counting on the micro controller , and intelligence products are widely used in industrial automation and MCS-51 microcontroller is a typical and representative.

The monolithic integrated circuit widely applies to the trade: Such as modem, motor control system, air conditioning control system, motorcar engine and other some domains. These monolithic integrated circuits high speed processing speeds and the enhancement auxiliary equipment set causes them to suit to this kind of high speed event application situation. However, these key application domains also request these monolithic integrated circuits to be highly reliable.

The vigorous and healthy test environment and uses in to confirm these regardless of or the system rank monolithic integrated circuit appropriate tool environment has guaranteed the redundant reliability and the low market risk in the Yuan part level. The Intel platform engineering department object-oriented developed one kind to use in to confirm its AT89C51 automobile monolithic integrated circuit must year form test environment. This kind of environment goal not only is the AT89C51 automobile monolithic integrated circuit provides one kind of vigorous and healthy test environment, moreover will develop one kind to be able to be easy to expand and the repetition uses for to confirm other several kind of future the monolithic integrated circuit.

Development this kind of environment has connected AT89C51. This article discussed this kind of test environment design and the principle, it and each kind of hardware, does the software environment part interaction, how as well as use AT89C51.

8 AT89C51 the CHMOS craft monolithic integrated circuit is designed uses in to process the high speed computation and the fast input/output. The MCS-51 monolithic integrated circuit model application is the high speed event control system. Commercial use including modem, motor control system, printer, photogravure press, air conditioning control system, disk driver and medical equipment. The automobile industry uses in the engine control system the MCS-51monolithic integrated circuit, the suspension system and locks on the other side the braking system. AT89C51 especially very good from benefits from on its processing speed and the enhancement piece the periphery function collection, such as: The auto mobile power control, the vehicles dynamic are hanging, lock on the other side apply the brake with the stable control application. As a result of these decisive applications, the market requirement one kind reliable has lowly disturbs the expense - potency controller which the ambush responds, the service massive time and the event actuates the integrated periphery ability which needs in the real-time application, has outdoes the average processing power in the sole

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routine package the central processor.

Having the equipment economy and the legal risk which the operation cannot be forecast are very high. The vigorous and healthy test environment and uses in to confirm these regardless of or the system rank monolithic integrated circuit appropriate tool environment has guaranteed the redundant reliability and the low market risk in the Yuan part level. The Intel platform engineering department object-oriented developed one kind to use in to confirm its AT89C51 automobile monolithic integrated circuit must year form test environment. This kind of environment goal not only is the AT89C51[16].

Once enters the market, especially the duty decisiveness application such as autopilot or locks on the other side the braking system, will be wrong and will be in the financial resource forbid. The redesign expense may reach as high as 500K US dollar.

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译文：

《MC51单片机原理及应用手册》

单片机是指一个完整的计算机系统集成于一块芯片。它大大的部分职能整合对蛋糕大小的小芯片，但也有很大的部分能满足一个完整的计算器需求：CPU，存储器，片内一部分和外部共线系统，组合的一部分，也有外界以节省芯片存储空间,在此期间，如通讯连接，在固定的时间机器，实际上始终时钟等现在最强大的单一切片机系统甚至可以语音，图片，网络，复杂的输入输出系统集成于一块芯片。

单片机，也称为微型控制器，是因为它是用在工业控制领域，在最早阶段，使用单片机切片机，从芯片内有CPU的拨款处理器开发才开始。在最早阶段的设计原则就是要通过集成了大量的外围设备和CPU在一个芯片上，使计算机系统更小，集成更容易进入复杂的，但更遑论要求严格控制设备在中间，英特尔Z80的是处理器的设计，根据这种思想在最早阶段，从现在开始，在单一的发展，机器和侵占处理器到不同的道路。

单片机的前期所有的机器都是8或4，是英特尔最成功的8031，因为简单可靠，但功能相当不错，获得很大的好于8031年制定了MCS51单片机级数单一切片机以单片机这一系统的人机系统仍然在广泛使用，直至行业管制之间使用领域境界的要求，开始出现的16个单切片机，但由于性能的代价和想做的事没有得到非常广泛的应用，其设计开发随着消费电子产品之后。90年代，是单一切片机的技术得到很大发挥。随着其与广泛应用，英特尔I960系列，特别是后来手臂系列32个单片机取代了16个单切片高水平状况，该机器很快，这地步，一个重要传统的八片单功能机器，也得飞速提高很快，处理能力比较以前提高要数在80年代，目前，32个单片机在单一的高水平领域与主厂房已超过300HZ，功能不断拨款处理器的决策轨道，为世纪90年代中期，共同型号厂价格下跌到1美元。，最高开展的型号也仅是10美元。当代和单一切片机系统已不再是开发和使用刚刚下赤身裸体机的环境下，在大量内置式操作的系统是广泛应用于整个系统,该单片机被用于高新水平的掌上型电脑和手机核心处理单一切片机，甚至可以使用appropriative的Windows和Linux操作系统,单片机切片机的比例拨款处理器是最适合配合适用于内建在系统的，因此它应用得到最满意，事实上，单一切片机是一代新型计算器,现代人类生活中，利用集成，几乎每个电子产品和机械产品有一个单一的切片控制,所有1-2单切片机，在电脑配件，如手机，电话，计算机，家用电器，电子玩具，掌上型电脑及鼠标等，以及个人电脑中也能有多少不是一个几个单一切片机被控制工作。provide与世界上40多个部门的单一切片机一般都对应的，复杂的行业的控制顶端的系统，甚至可能有单一单片机能覆盖切片机的工作，在此期间，单片金额该机器不仅远高于PC机和其他计算全面，甚至超过人类的数额仍想有另一次。

单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。

单片机广泛应用于商业：诸如调制解调器，电动机控制系统，空调控制系统，汽车发动机和其他一些领域。这些单片机的高速处理速度和增强型外围设备集合使得它们适合于这种高速事件应用场合。然而，这些关键应用领域也要求这些单片机高度可靠。健壮的测试环境和用于验证这些无论在元部件层次还是系统级别的单片机的合适的工具环境保证了高可靠性和低市场风险。Intel平台工程部门开发了一种面向对象的用于验证它的AT89C51汽车单片机多线性测试环境。

这种环境的目标不仅是为AT89C51汽车单片机提供一种健壮测试环境，而且开发一

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种能够容易扩展并重复用来验证其他几种将来的单片机。开发的这种环境连接了AT89C51。本文讨论了这种测试环境的设计和原理，它的和各种硬件、软件环境部件的交互性，以及如何使用AT89C51。

8位AT89C51CHMOS工艺单片机被设计用于处理高速计算和快速输入/输出。MCS-51单片机典型的应用是高速事件控制系统。商业应用包括调制解调器，电动机控制系统，打印机，影印机，空调控制系统，磁盘驱动器和医疗设备。汽车工业把MCS-51单片机用于发动机控制系统，悬挂系统和反锁制动系统。AT89C51尤其很好适用于得益于它的处理速度和增强型片上外围功能集，诸如：汽车动力控制，车辆动态悬挂，反锁制动和稳定性控制应用。由于这些决定性应用，市场需要一种可靠的具有低干扰潜伏响应的费用-效能控制器，服务大量时间和事件驱动的在实时应用需要的集成外围的能力，具有在单一程序包中高出平均处理功率的中央处理器。拥有操作不可预测的设备的经济和法律风险是很高的。

一旦进入市场，尤其任务决定性的应用,诸如自动驾驶仪或反锁制动系统，错误将是财力上所禁止的。重新设计的费用可以高达500K美元。

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附录C 主要参考文献的题录及摘要

[1]宋浩，田丰．单片机原理与应用[M] ．清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005 摘要：本书以单片机经典体系结构的MSC-51系列为背景，系统地介绍了单片机的发展概况和基本结构、工作原理、基本系统、指令系统、汇编语言程序设计、并行扩展和串行扩展方法、人机接口、以及单片机的开发应用等方面的内容，同时结合单片机网络化，多功能化的发展趋势。

关键词：单片机，汇编语言，单片机开发

[2]胡汉才．单片机原理及其接口技术[M] (第二版)，清华大学出版社,2004.

摘要：无论是单片机控制系统还是单片机测试系统，都需要一个人机对话装置，这种人机对话装置通常采用键盘和显示器。键盘和显示器是单片机应用系统中人机对话常用的输入装置。

[3]韩志军,沈晋源 王振波.单片机入门向导与设计实例[J]计算机学，2005.(04):1

摘要：在工业控制、机电一体化、通信终端、智能仪表等诸多领域里单片机得到了广范的应用，通过设计已经成为了升级智能化机电设备的重要手段。因此，学习好单片机的基础入门知识是一个很重要的起点。 关键词：智能控制，机电一体化。

[4] 姚远. 液晶显示技术的新进展[J]. 新电脑, 2007,(02)：1

摘要：液晶显示器件航销于世已近20年。我国不仅是液晶器件的生产大国，同时也拥有液晶液晶显示器件的广大市场。从计算器到便携式手提电脑，我们的生活都非常熟悉。 关键词：液晶显示，电脑。

[5] 刘树中, 孙书鹰, 王春平. 单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J]. 微计算机信息 , 2007,(02)：1

摘要：对于8段和16段的字符式LCD，在控制方法上与LED有很多相似之处。在应用中大家可以参考相关知识，这里主要从点阵式LCD方面来介绍。点阵式LCD既可以显示数码又可以显示图形和汉字。

关键词： 字符式LCD，点阵式LCD，数码。

[6]许宜申, 朱欣华, 许向华. 点阵式LCD显示模块在数控机床中的应用[J]. 工业控制计算机 , 2004,(03)：1

摘要：随着社会高度发展，数控技术在生产生活里迅速发展，与之相配备的叶液晶显示器件也应运而生，为它服务的要数点阵式LCD显示模块了。为了给读者一些相关方面介绍。

关键词：点阵式LCD显示，数控技术

[7]昭贝贝 龚光华．单片机认识与实践基本注意项目[J]单片机认识知识. 2003.(06):1

摘要：本书内容包括单片机概述，MCS-51单片机硬件结构，指令系统与程序设计，中断、计数器，功能扩展，通信接口，人机接口，模拟通道接口，应用等系统设计。

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