《单片机课程设计设计报告(多功能电子计算器设计)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计设计报告(多功能电子计算器设计)（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、韶 关 学 院课程设计论文题题 目：多功能电子计算器设计目：多功能电子计算器设计学生姓名：学生姓名：学学 号：号：系（院）：系（院）：专专 业：电子信息科学与技术业：电子信息科学与技术班班 级：级： 指导教师姓名及职称：指导教师姓名及职称： 讲师讲师助理实验师助理实验师起止时间：起止时间： 2015 年 9 月 2015 年 12 月多功能电子计算器设计多功能电子计算器设计摘要摘要：本设计是实现一个有四则运算及函数运算的多功能计算器。它的硬件部分主要包括：一个 STC89C52RC 单片机芯片，一块 LCD12864 液晶显示屏，一个 4*4 的矩阵键盘，外加 3 个设置按键。以 STC89C
2、52RC 单片机为核心控制电路，LCD12864 液晶显示屏负责显示输入输出数据，4*4 矩阵键盘与 3 个功能按键完成电路的键入操作部分，来实现计算器的多功能。电路简单，功能丰富。软件部分采用 C 语言编写，除了实现了 8 位正整数的加、减、乘、除基本的四则运算，还附有“sin”、“cos”、“tan”、“平方”、“开方”、“二进制转十进制”、“十进制转二进制”、“十进制转十六进制”8 个常用数学函数运算。这样一个简易的计算器实现了多功能，比较实用和方便。关键字关键字：多功能；计算器；单片机；C 语言Design of multifunctional electronic calculato
3、rAbstract: This design is to achieve a four operation and function of the multi-function calculator. Its hardware part mainly includes: a STC89C52RC chip, a LCD12864 LCD screen, a 4*4 matrix keyboard, plus 3 buttons. STC89C52RC microcontroller as the core control circuit, LCD12864 LCD screen is resp
4、onsible for the display of input and output data, 4*4 matrix keyboard and 3 functional keys to complete the input of the circuit part, to achieve the function of the calculator. Circuit is simple, the function is rich.Part of the software using C language, in addition to achieve the 8-bit is an inte
5、ger add, subtract, multiply, in addition to the four basic operations, accompanied by “sin“, “cos“, “tan“, “square“, “root“, “binary to decimal“, decimal to binary “,“ decimal system turn hexadecimal “eight commonly used mathematical functions computing. Such a simple calculator to achieve more feat
6、ures, more practical and convenient.Key words: multi function; calculator; single chip microcomputer; C language目录目目 录录1 绪论1 1.1 概述.1 1.2 项目设计的具体功能.1 2 系统设计的硬件方案1 2.1 硬件方案的论证.2 2.1.1 方案一：采用 FPGA 控制2 2.1.2 方案二：采用 STC89C52 控制2 2.1.3 方案的比较与选择2 2.2 系统设计总框图.2 2.3 单元电路的设计与分析.3 2.3.1 单片机电路板的设计与分析3 2.3.2 键盘
7、模块电路4 2.3.3 LCD12864 液晶显示模块电路.4 2.3 硬件方案小结.5 3 系统设计的软件方案5 3.1 系统总体设计方案.5 3.2 单元模块的软件设计.6 3.2.1 矩阵键盘扫描6 3.2.2 显示部分的软件设计7 3.3 软件设计小结.10 4 系统调试10 4.1 硬件系统的调试.10 4.2 软件系统的调试.11 4.3 整机调试.11 5 总结12 参考文献14 附录15 附录 A：电路原理图.15 附录 B：PCB 电路板图.15 附录 C：实物照片.160多功能电子计算器设计多功能电子计算器设计1 1 绪论绪论 计算器的出现为我们带来许多便捷，日常生活中的计
8、算已经少不了它。如今运用我们所学知识，也能够做出简单的计算器。本文便是讲述了如何使用所学来设计一个计算器。1.1 概述随着科技的日益更新，嵌入式系统与我们的生活愈发息息相关，一些能够使用单片机完成的工具也频繁出现于日常生活中，比如计算器。计算器是现代人发明的可以进行数字运算的电子机器。电子计算器功能简便，价格便宜，利于携带，稳定性好。1.2 项目设计的具体功能该设计实现了 8 位正整数的加、减、乘、除基本运算功能，另有三角函数运算、平方运算、开方运算、二进制转十进制功能、十进制转二进制功能、十进制转十六进制功能。2 2 系统设计的硬件方案系统设计的硬件方案设计一款计算器的方法很多，在此，在了解
9、计算器各部分组成之后，列出方案，进行对比，选择出最合适的一种方案。2.1 硬件方案的论证2.1.1 方案一：采用 FPGA 控制FPGA 是一种高密度的可编程逻辑器件,自从 Xilinx 公司 1985 年推出第一片 FPGA 以来,FPGA 的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达 500 万门/片1以上,系统性能可达 200MHz。由于 FPGA 器件集成度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。 但是而基于 SRAM 编程的 FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上 ,需外部存储器芯片 ,且使用方法复杂 ,
10、保密性差，而其对于一个简单的计算器而言，实用 FPGA 有点大材小用，成本太高。2.1.2 方案二：采用 STC89C52 控制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 AT89S52 以 MCS-51 为内核，是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。2.1
11、.3 方案的比较与选择通过以上两种方案论证和对比，从设计的实用性，方便性和成本出发，选择了以 STC89C52 单片机作为核心控制单元进行对计算器的设计。2.2 系统设计总框图该计算器设计主要由 STC89C52 单片机核心控制器，4X4 矩阵键盘，12864液晶显示器等组成，它的系统框图如图 2.1 所示。2图 2.12.3 单元电路的设计与分析2.3.1 单片机电路板的设计与分析为了使 STC89C52 单片机正常稳定工作，除了电源供电（带有 USB 电源接入与 DC 电源接入）、复位按键外，还需要提供晶振电路、旁路电容滤波电路，另附上电源指示灯。具体电路如下。3图 2.2由图 2.2 可
12、知，9 脚外接的是按键复位电路，18、19 脚外接的是晶振电路，这样，就构成了单片机正常工作的必备电路。同时，为使 P0 口正常工作，并增加其带负载能力，P0 口需接了上拉电阻。图中 EA 为程序存储器选择端，如 CPU需要访问外部程序存储器，EA 端须保持低电平（接地）。在此，STC89C52 单片机的程序存储器有 8k，已经足够，不需要另外添加外部程序储存器，故 EA 接高电平。2.3.2 键盘模块电路键盘电路用来实现人的运算表达式输入，达到人机交流的作用。该电路如图 2.3 所示，共 18 个按键，其中 K1K16 共 16 个按键组成一组 4*4 的矩阵键盘，行线 1-4 行分别接在
13、P2.0P2.3 口，列线 1-4 列分别接在 P2.4P2.7 口,如此实现 P2 口对 4*4 的矩阵键盘的接线。此外，为了方便，另外增加了 2 个独立按键S1,S2。他们分别接在 P3.2 和 P3.3 口。图 2.32.3.3 LCD12864 液晶显示模块电路LCD 是本次设计的重要组成部分之一，主要用于显示输入和输出。液晶显示4电路电路如图 2.4 所示，LCD 数据端与单片机 P0 口相连，控制端与 P1.0P1.2连接，电位器用于调节对比度。图 2.42.3 硬件方案小结本章主要介绍了计算器各个主要硬件模块，包括：单片机 MCU 模块，液晶显示模块，键盘电路，以及一些扩展方面的
14、设计方案。3 3 系统设计的软件方案系统设计的软件方案软件编程平台选择最常用的 keil 软件。由于该程序并未涉及到底层的驱动问题，因此选择方便快捷的 C 语言编程。以下重点介绍核心程序算法设计。3.1 系统总体设计方案在编程中，为了方便调试，所以采用了模块化设计。该程序主要分为四个5模块：延时模块、12864 液晶显示模块、按键控制与处理计算函数表达式的模块、主函数模块。其中按键控制与处理计算函数表达式的模块又分为五个子模块：start（开始）、one（第一个数输入）、two（第二个数输入）、control（特殊功能模块）、answer（运算处理模块）。从 start 开始进行初始化，自动进
15、入 one，输入第一个数并按下相应的特殊功能键触发来进入下一个环节。如果按下加减乘除功能键，进入 two，再按下 P3.2 等号功能按键进入answer；如果按下 P3.3 特殊功能转换键，进入 contorl，再按下相应的功能键进入 answer。3.2 单元模块的软件设计3.2.1 矩阵键盘扫描矩阵键盘扫描程序，先读出 P2 的低四位，后读出 P2 口的高四位，利用一个 switch 语句及变量确定某种功能，接着该按键功能会赋值（每个功能分别有属于自己特殊的值）到一个变量上，最后将变量传输给单片机，由单片机进行对该功能的作具体操作。读键程序使用的是扫描法读键，不管键盘矩阵的规模大小，均进行
16、两层读键。第一层扫描行线，从 P2 口的值读入键盘信息（行信息），扫到某位为低电平则进入第二层；第二层扫描列线，从 P2 口的值读入键盘信息（列信息），扫到某位为低电平，即可确认按键位置。独立键盘只需要按下能出现低电平即出现按键，确认判断即可。部分相关代码如下：P2=0xfe;if(P2!=0xfe)delay_ms(40);if(P2!=0xfe)switch(P2 break;case 0xd0:; break;case 0xb0:; break;case 0x70:; break;if(P2!=0xfe)delay_ms(30);while(P2!=0xfe);3.2.2 显示部分的软件设计显示模块程序首先要初始化显示模块，其次要能控制光标位置。用 sbit 指令定义液晶显示的控制端口，之后设置初始化、清屏、读写操作、显示位置的首地址等函数。部分相关代码如下：/*LCD 128*64 控制脚*/sbit LCD_RS = P10;sbit LCD_RW = P1
