《简单计算器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简单计算器设计（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机原理及应用课程设计简单计算器设计TheThe DesignDesign ofof SimpleSimple CalculatorCalculator院 系： 机电汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化姓 名： 学 号： 指导老师： 2014 年 6 月 30 日II目目 录录第一章第一章 绪论绪论.1 1第第二二章章方案论证方案论证.2 22.1 芯片.2 2.1.1 方案构思 .22.2输入模块.22.2.1 方案构思 .22.2.2 方案比较与选择 .32.3 显示模块.42.3.1 方案构思 .42.3.2 方案比较与选择 .5第第三三章章计算器硬件设计计算器硬件设计.5
2、53.1 系统组成及硬件框图.53.2 元器件简介.53.2.1 STC89C52 特点.53.2.2 LCD1602 液晶显示屏.11第第四四章章计算器设计原理分析计算器设计原理分析.1 13 34.1 设计方案的确定 .134.2 计算器硬件方案及硬件资源分配.144.2.1 硬件资源分配 .144.2.2 系统的硬件设计 .144.2.3 键盘电路的设计 .154.2.4 显示电路的设计 .16III第第五五章章计算器软件设计计算器软件设计.17174.1 计算器的软件规划.174.2 主模块的程序设计.174.3 显示模块的程序设计.18 4.2 键盘模块的程序设计.19参考参考文文献
3、献. .2 20 0结束语结束语.2 21 1附录一附录一 电路原理图电路原理图2 22 2附录二附录二 软件程序软件程序 2 23 3附录附录三三 元件清单元件清单 2 28 81第第 1 1 章章 绪论绪论随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步地提高，尤其是微电子技术的发展犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较常见的电子产品之一，如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好地为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。现如今，人们的日常生活中已经离不开计算器了，社会的各个角落都有它的身影，
4、比如商店、办公室、学校因此设计一款简单实用的计算器会有很大的实际意义。本设计旨在进一步掌握单片机理论知识，理解嵌入式单片机系统的硬软件设计，加强对实际应用系统设计的能力。通过本设计的学习，使我掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用本科阶段所学软、硬件知识分析实际问题，提高解决毕业设计实际问题的能力，为单片机应用和开发打下良好的基础。对字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清屏、显示、调用及外特性有较清楚的认识，并会使用 LCD（液晶显示模块）实现计算结果的显示；掌握液晶显示模块的驱动和编程，设计 LCD 和单片机的接口电路，以及利用单片机对液晶显示模块的驱动和操作；在充分分析
5、内部逻辑的概念，进行软件和调试，学会使用，并能够以其为平台设计出具有四则运算能力简易计算器的硬件电路和软件程序。1.11.1 本文结构概述本文结构概述本文主要从方案论证，计算器硬件设计，计算器设计原理分析以及计算器软件设计进行了概述。2第第 2 2 章章 方案论证方案论证2.12.1 芯片芯片2.1.1 方案构思本设计中的芯片可以采用 STC89C52 处理器，配备相应的外设。单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器 MCU（Micro Control Unit）。通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只要和适
6、当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机广泛应用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点。而其中 STC89C52RC 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 COMOS8的微处理器。该器件与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容；且是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑，最终选择了以 STC89C52RC 单片机作为中央处理单元进行计算器的
7、设计，这样设计能够实现对六位整数、两位小数的加、减、乘、除的四则运算。2.22.2 输入模块输入模块2.2.1 方案构思1、方案一：采用独立式按键作为输入模块独立式按键输入模块，其特点是：直接用 I/O 口构成单个按键电路，接口电路配置灵活、按键识别和软件结构简单；但是当键数较多时，占用 I/O 口较多，比较浪费资源。其原理图如图 1-2-1 所示。3S3S4S5S6图 2-2-1 独立的功能按键2、方案二：采用矩阵式键盘作为输入模块矩阵式按键输入模块，其特点是：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时，越节约 I/O 口，比较节省资源。其原理图如图 1-2-2 所示。图 2-2-2 矩阵键
8、盘输入2.2.2 方案比较与选择本设计中的输入模块使用的是矩阵键盘输入。键盘输入预置用于计算，按键较多。若是采用独立按键，需频繁按键，为软件设计增加负担，且操作界面不友好；若是采用矩阵式按键，可以方便地输入一个数值，使操作界面更具有人性化，且节约了宝贵的 I/O 口资源。通过对比，故采用方案二作为系统输入模块。42.32.3 显示模块显示模块2.3.1 方案构思1、方案一：采用 LED 数码管静态显示采用 LED 数码管的静态显示，其特点是：其亮度较高；这种显示方式接口，编程容易且管理简单；不足的是，占用的 I/O 的线资源较多。如果采用单片机或CPLD/FPGA 来控制的话，势必存在浪费 I
9、/O 口资源的问题。如图 1-3-1 所示。图 2-3-1 4 位数码管静态显示2、方案二：采用 LED 数码管动态显示采用 LED 数码管的动态显示，其特点是：其亮度比静态显示的亮度要差一些；但其电路比较简单，适合于显示位数较多的情况。如图 1-3-2 所示。图 2-3-2 4 位数码管的动态显示3、方案三：采用 LCD1602 液晶显示采用 LCD1602 液晶显示，其特点是：可以调节其背光亮度，这种显示方式接口，5编程虽然有些麻烦，但管理较方便，占用的 I/O 口资源线也不多。2.3.2 方案比较与选择本设计中的显示模块使用的是 LCD1602 液晶显示。在计算器运算中，需显示的数字、符
10、号较多，按很据个方面的特点，而后可以发现 LCD 液晶显示，虽然在价格上的确是稍贵于 LED 数码管；但数码管在硬件设计电路中，会因线太多、线路复杂而过于繁琐，则舍弃 LED 数码管，选择 LCD 液晶显示。通过对比，故采用方案三作为系统显示模块。第第 3 3 章章 计算器硬件设计计算器硬件设计3.13.1 系统组成及硬件框图系统组成及硬件框图图 3-1-1 系统组成及硬件框图3.23.2 元器件简介元器件简介3.2.1 STC89C52 特点1、主要性能：1) 与 MCS-51 单片机产品兼容；2) 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器；显示模块单片机振荡电路4*4 键盘模块 复位电路63) 1000 次擦写周期；4) 全静态操作：0Hz-33Hz；5) 三级加密程序存储器；6) 32 个可编程 I/O 口线、三个 16 位定时器/计数器、8 个中断源；7) 全双工 UART 串行通信；8) 低功耗空闲和掉电模式，掉电后中断可唤醒；9) 看门狗定时器；10) 双数据指针；11) 掉电标识符。2、STC89C52 的功能特性概述STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用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，
