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1、山西大学本科毕业论文（设计）开题报告姓 名高鸿图学 号2008271010所在专业电子信息科学与技术论文（设计）题 目基于简易计算器的设计与实现选题的目的和意义：计算器在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一，给人们的生活带来了极大的方便，可是他还在发展当中，以后肯定有更加强大的计算器。基于这个理念，本次设子是用单片机来设计的计算器。为了满足计算器的基本要求，可以基本的运算（加减乘除），数据归零和出错警告提示，我们采用基于单片机设计计算器，并用 LED 数码管显示数据，4*4 的矩阵键盘实现数据输入。该系统通过单片机控制，实现对 4*4 键盘扫描进行实时的按键检测，并把检测数据存储下来。通过
2、本次工程实践，完成简易计算器的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于AT89C51 单片机的系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。文献综述（国内外研究现状、研究方向、进展情况、存在问题等，并列出多篇以上所查阅的国内外参 考文献，要求 3000 字以上）：单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具有生命力的机种。单 片微型计算机简称单片机，特别适用于工业控制领域，因此又称为微控器。1971 年微处理器研制成功不久，就出现了单片微型计算机即单片机，但最早的单片机是 1
3、位 的，处理能力有限。如果将 8 位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下几 个阶段： 第一阶段（19761978）：单片机的探索阶段。以 Intel 公司的 MCS-48 为代表。MCS-48 的推出 是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有 Motorola、Zilog 等。都取得了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代， “单片机”一词即由此而来。 第二阶段（19781982）：单片机的完善阶段。Intel 公司在 MCS-48 基础上推出了完善的、典型 的单片机系列 MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 （1).完善的外部总线。MC
4、S-51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构，包括 8 位数据总线、16 位 地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。（2).CPU 外围功能单元的集中管理模式。 （3).体现工控特性的地址空间及位操作方式。 （4).指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 第三阶段（19821990）：8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出阶段，也是单片机向微 控制器发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS-96 系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序 运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。 第四阶段（1990）：微控制器的全面发展
5、阶段。随着单片机在各个领域全面、深入地发展和应 用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用型单片机，以及小型廉价的专用 型单片机。单片机的应用很广，分别在以下领域中得到了广泛的应用。 工业自动化：在自动化技术中，无论是过程控制技术、数据采集技术还是测控技术，都离不开单 片机。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，在这种机械、微电子和计 算机技术为一体的综合技术（例如机器人技术、数控技术）中，单片机将发挥非常重要的作用特别是 近些年来，随着计算机技术的发展，工业自动化也发展到了一个新的高度，出现了无人工厂、机器人 作业、网络化工厂等，不仅将人从
6、繁重、重复和危险的工业现场解放出来，还大大提高了生产效率， 降低了生产成本。 仪器仪表：目前对仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高。在自动化测量仪器中，单片机应用 十分普及。单片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减小体积，易于携带和使 用，加速仪器仪表向数字化、智能化和多功能化方向发展。 消费类电子产品：该应用主要反映在家电领域。目前家电产品的一个重要发展趋势是不断提高其 智能化程度。例如，电子游戏、照相机、洗衣机、电冰箱、空调、电视机、微波炉、手机、IC 卡、 汽车电子设备等。在这些设备中使用了单片机后，其功能和性能大大提高，并实现了智能化、最优化 控制 通信方面：较高档的
7、单片机都具有通信接口，因而为单片机在通信设备中的应用创造了很好的条 件。例如，在微波通信、短波通信、载波通信、光纤通信、程控交换等通信设备和仪器中都能找到单 片机的应用。 武器装备：在现代化的武器装备中， 如飞机、军舰、坦克、导单、鱼雷制导、智能武器设备、 航天飞机导航系统，都有单片机在其中发挥重要作用。 终端及外部设备控制：计算机网络终端设备，如银行终端，以及计算机外部设备如打印机、硬盘 驱动器、绘图机、传真机、复印机等，在这些设备中都使用了单片机。近年来随着科技的飞速发展，同时带动自动控制系统日新月异更新，单片机的应用正在不断地走 向深入。单片机的发展趋势：低功耗 CMOS 化；微型单片化
8、；主流与多品种共存；单片机从 8 位、16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有，有与主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1）低功耗 CMOS 化MCS-51 系列的 8051 推出时的功耗达 630mW，而现在的单片机普遍都在 100mW 左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS 虽然功
9、耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 2）微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将 LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的
10、要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3）主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以 80C51 为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品，ATMEL 公司的产品和中国台湾的 Winbond 系列单片机。所以 C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而 Microchip 公司的 PIC 精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势
11、头，中国台湾的 HOLTEK 公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有 MOTOROLA 公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。 近年来随着科技的飞速发展，同时带动自动控制系统日新月异更新，单片机的应用正在不断地走向深入。 主要参考文献： 1 姜承昊. 最新 LED 驱动电路设计、应用与制造新技术新工艺实用手册.北京:中国科学技术文献出 版社,20082 李萍 等智能仪器实验指导书大连交通大学，2007.9 3 胡辉. 单片机原理与应用. 北
12、京:中国水利水电出版社，2007 4 林志琦. 单片机原理接口及应用（C 语言版）. 北京:中国水利水电出版社，2007 5 赵克林. C 语言实例教程. 北京:人民邮电出版社，2007 6薛晓书.单片微机原理及接口技术M.西安石油大学，2002.3 7黄智伟，朱卫华.单片机与嵌入式系统应用M.南华大学，2005.3 8付浩.AT89C51 单片机高速串行输出口设计A.淮阴师范学院，2004.109 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计（第二版） 北京航天航空大学出版社，2004.9 10 http:/ 11 http:/ AT89C51 单片机以及编程语言，对简易计算器进行系统设计，对所设计
13、的系统进行模块化 细分，分为 LED 显示模块，运算模块，输入模块，以及单片机控制模块，分别对各个模块进行设计和实现。本次设计以 AT89C51 为单片机，外接 4X4 的键盘，通过键盘扫描来对输入数的控 制，并外接驱动电路，系统采用 LED 数码管作为显示器，完成主要功能模块的硬件电路 设计及必要的参数确定，便于移植与升级。计算器将完成整数的加，减，乘，除；数据 归零和出错警告提示等功能。创新之处： 用 AT89C51 单片机对简易计算器进行系统设计，具有基本运算功能。山西大学本科毕业论文（设计）开题报告研究路线、方法、措施及实践方案或实验设计：用 AT89C51 单片机对简易计算器进行系统设计，对所设计的系统进行模块化细分，分为LED 显示模块，运算模块，输入模块，以及单片机控制模块，分别对各个模块进行设计和实现。本 次设计以 AT89C51 为单片机，外接 4X4 的键盘，通过键盘扫描来对输入数的控制，并外 接驱动电路，系统采用 LED 数码管作为显示器，完成主要功能模块的硬件电路设计及必 要的参数确定，便于移植与升级。指导教师意见：签字：年 月 日学院意见：签字：年 月 日
