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1、 .课程设计（论文）任务书 电气与电子工程学院 系 自动化 专业 13 班级 1班 一、 课程设计（论文）题目 计算器设计 二、 课程设计（论文）工作自 2016 年 1 月 5 日起至 2016 年 1 月 15 日止。三、 课程设计（论文）的内容要求： 实现五位数（可为带小数数）的加减乘除运算，通过按键输入十进制数据。利用八位数码管显示运算结果。 学生签名： 2016 年 1 月 日课程设计（论文）评审意见(1)题目复杂程度： 复杂（ ）、较复杂（ ）、一般（ ）、简单（ ）(2)总体方案的选择是否正确：正确（）、较正确（）、欠正确（）、不正确（） (3) 系统能否满足任务要求:满足（）、
2、较满足（）、欠满足（）、不满足（） (4) 元器件选择是否合理:合理（）、较合理（）、欠合理（）、不太合理（） (5) 学习实践态度：好（）、较好（）、一般（）、不太好（） (6) 独立工作能力:强（）、较强（）、一般（）、较差（） (7) 回答问题是否正确：正确（）、较正确（）、基本正确（）、大多不正确（） (8) 图表是否符合标准：符合（）、较符合（）、基本符合（）、大多不符合（） (9) 撰写是否规范整洁：规范整洁（）、较规范（）、欠规范（）、不太规范（） 总评成绩：优（ ）、良（ ）、中（ ）、及格（ ）、不及格（ ）评阅人 职称副教授 2016 年 1 月 日目录第一章课程设计题目分
3、析11.1 课程设计题目要求11.2 课程设计题目要求分析1第二章设计思想和设计说明22.1 设计思想22.2 设计说明2第三章硬件选型33.1 单片机选型33.2 LCD选型33.3 其他器件选型33.4 使用软件说明4第四章硬件原理44.1 硬件整体框图44.2 矩阵键盘电路54.3 复位电路54.4 晶振电路64.5 LCD电路6第五章程序设计原理75.1 程序设计流程75.2 按键扫描程序85.3 输入数据存储与转换算法85.4 LCD驱动8第六章系统功能描述9第七章设计总结和心得体会10附录1 STC89C52RC资料12附录2 器件选型13附录3 硬件原理图14附录4 程序清单15
4、参考文献21Word 资料第一章 课程设计题目分析1.1 课程设计题目要求本次课程设计要求设计一个能实现五位数（可为带小数数）的加减乘除运算的计算器，通过按键输入十进制数据。利用八位数据码管显示运算结果。在经过指导老师的批准后，将题目要求改为用LCD显示运算的结果。1.2 课程设计题目要求分析分析题目要求可知，本次设计要用到的知识有键盘的设计、单片机I/O口的操作、数制的转换与数值的运算、LCD的驱动显示。键盘设计部分的主要任务是设计一个用来输入数值、运算符以及结果显示操作的键盘。单片机的I/O口一是用来接收外部输入的数据，主要是键盘输入的数据，并对这些数据进行判断和处理，第二是用来输出处理过
5、后的数据，主要是将数据输出到LCD上以驱动LCD显示相应的内容。数制转换与数值运算部分的主要任务有：将键盘输入的十进制数据进行十六进制以及二进制的转换，这些操作由单片机内部自动完成；输入数值的整型以及浮点型的处理，这部分需要通过编程实现；运算结果的整型以及浮点型的控制，这部分需要通过编程实现，LCD驱动数据的整型和浮点型向字符型的转换，这部分需要通过编程实现。LCD驱动显示部分主要用来显示输入的两个操作数、一个操作运算符及一个运算结果。通过以上分析可知，本次课程设计的难点在于数制转换与数值运算部分以及LCD驱动显示部分。在进行课程设计之前需要准备的知识有：Keil软件的使用，Altium De
6、signer软件的使用，数值转换与数值运算相关算法的了解，LCD接口以及驱动的了解。第二章 设计思想和设计说明2.1 设计思想从以上的分析可知，本次课程设计可分为两大部分，第一部分是键盘数据的输入及处理，第二部分是LCD部分的输出驱动及显示。按照上述分类，本次设计的硬件部分采用先分开调试后联合调试的方法，即先分开调试键盘部分和LCD部分的硬件电路，待各部分的电路都调试通过后，再将两部分电路联合调试，采用这种调试方法，不仅能提高设计的效率，降低出错率，还能在出现问题时快速找到问题的所在。考虑到LCD底层驱动程序较为复杂，以及本人对汇编语言的掌握不是太好，本次课程设计的程序语言采用C语言进行编写，
7、并采用模块化编程的思想，将LCD的驱动以及键盘部分的驱动分为两个模块进行编写，同样采用先独立调试再联合调试的方法。2.2 设计说明本次设计的详细软硬件资料见附录。设计报告中使用的简写如下：l LCD：Liquid Crystal Display（液晶显示器）；l ROM：Read only memory（只读存储器）；l RAM：Random access memory（随机存取存储器）；l SRAM：Static random access memory（静态随机存取存储器）；l PCB：Printed circuit board（印制电路板）。第三章 硬件选型3.1 单片机选型在设计初期采
8、用AT89C51单片机进行调试，发现在LCD的驱动调试好以后占用的ROM已经接近4K，考虑到键盘部分的程序还未编写，所以最终的程序大小可能会超过4K，因此就需要扩展片外的ROM，为了节约设计的制作成本和简化设计的硬件电路，于是采用STC89C52RC单片机进行调试，STC89C52RC单片机拥有8K的Flash RAM以及512B的SRAM和5K的EEPROM，RAM大大小以及ROM的大小完全足够本次设计使用，而且价格适中。STC89C52RC的具体特性见附录1。3.2 LCD选型根据以往做项目的经验，LCD的驱动芯片选用SSD1306 12864液晶显示屏驱动芯片，芯片接口支持SPI协议和I
9、IC协议，通过单片机I/O口的模拟配置就可以驱动显示。LCD模块选择中景园电子的0.96寸LCD模块，其内部集成SSD1306驱动芯片，支持3.35V电源输入，符合本次设计的要求。3.3 其他器件选型考虑到PCB制作成本的问题，本次设计的电路板使用万能板进行焊制。由于LCD的驱动代码较多，为了加快系统的运行速度，晶振采用11.0592MHz的频率，同时也为了方便串口调试时的使用。其他器件的选型见附录2。3.4 使用软件说明本次课程设计的软硬件设计在windows 7系统下进行。程序编写使用Keil uVision4软件；硬件电路图的绘制使用Altium Designer软件；原理框图的绘制使用
10、Microsoft Viso软件；使用stc-isp-15xx-v6.85I软件进行程序的仿真调试与下载。第四章 硬件原理4.1 硬件整体框图硬件整体框图如图1所示。图1 硬件整体框图本设计硬件整体分为六个小部分，分别为：矩阵键盘电路、复位电路、晶振电路、LCD电路、电源电路和STC89C52RC电路，下面对前四部分进行详细说明。4.2 矩阵键盘电路矩阵键盘电路如图2所示，采用44矩阵键盘，共四行四列十六个按键，占用八个I/O口。图2 矩阵键盘电路矩阵键盘的四个行分别与单片机的P1.0P1.3相连接，四个列分别与单片机的P3.4P3.7相连接，采用行列扫描的方法来检测按下的按键，具体的做法是：
11、检测时先让一列为低电平（此时确定了列），其余几列为高电平，然后立即轮流检测各个行是否有低电平出现，如果检测到了某一行有低电平（此时确定了行），就可以确定是那个按键被按下了。图中的S1S10分别对用十进制数09，S11代表小数点，S12代表等号，S13S16分别代表加、减、乘、除四个运算符。4.3 复位电路复位电路如图3所示。图3 复位电路在复位按键没有按下时，复位引脚通过下拉电阻和地GND相连接，为低电平，当复位按键按下时，复位引脚和VCC接通，使单片机复位。4.4 晶振电路晶振电路如图4所示。11.0592MHz的晶振两端通过两个33皮法的电容接地，组成时钟电路，通过引脚输入到单片机内部以提供时钟。图4 晶振电路4.5 LCD电路LCD电
