《单片机原理及应用课程设计报告—简易计算器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用课程设计报告—简易计算器（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单单片片机机原原理理 课课 程程课课程程设设计计题 目 简易计算器 院 （系） 信息工程学院 专 业 班 级 计算机科学与技术 2 班 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 计算机应用实验室 指 导 教 师 起止时间： 2014 年 6 月 3 日至 2013 年 6 月 14 日安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计1简易计算器摘 要当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活还是学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的
2、电子伙伴之一。本设计是由单片机的最小系统、外接蜂鸣器进行发生控制、4*4 的矩阵键盘作为输入设备、 LCD 显示器作为输出设备。本系统就是实现 +、-、*、/、清屏的 2 位数的基本运算，运算结果用液晶进行显示。关键词 : 单片机； LCD 显示器；矩阵键盘安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计2Simple calculatorAbstractTodays society, with the continuous improvement of peoples material life, electronic products has entered every household, w
3、hether life or learning, or entertainment and recreation almost everything is inseparable from electronic products, large, complex calculation ability is not up to the human brain, and relatively easy to get wrong. Calculator as a quick general computing tools make it easy to use for the user. The c
4、alculator is one of our most intimate electronic partner. This design is the minimum system by single chip microcomputer and external buzzer control, 4 * 4 matrix keyboard as an input device, LCD display as the output device.This system is to implement the +, -, *, /, the basic operation of clear sc
5、reen, operation result with LCD display.Key Words：Matrix keyboard; Single chip microcomputer; LCD display;安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计3目 录1 绪 论.11.1 设计目的.11.2 设计任务.12 方案设计及工作原理.22.1 总体设计方案23 硬件设计.33.1 按键模块.33.2 LCD 显示模块.33.3 蜂鸣器发生模块.44 软件设计.64.1 软件流程图64.1.1 按键模块设计流程图64.1.2 显示模块流程图74.1.3 计算模块程序流程.85 实验环境和测试
6、.95.1 C51 单片机软件开发系统 Keil95.2 proteus 的操作95.3 实物焊接过程中出现的问题.105.4 仿真测试结果.10结 论.12致 谢.13安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计4参考文献.14附 录.15安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计001 绪 论1.1 设计目的通过本次项目设计，应用所学相关知识资料，来完成简易计算器的设计，以达到理论与实际更好相结合进一步提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于 51 单片机的嵌入式系统有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.2 设计任务在本次的
7、项目设计中，主要完成如下的设计任务：1、简要阐述单片机技术发展的国内外现状及 LCD 动态显示和矩阵键盘 基本原理。2、掌握 51 单片机系列某种产品的最小电路及外围扩展电路的设计方 法。3、完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定； 4、用软件完成原理电路图的绘制；5、实现+、-、*、%的基本运算，运算结果用液晶进行显示。安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计112 方案设计及工作原理2.1 总体设计方案根据功能和指示要求，本系统选用 51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围电路接口 实现计算的设计。具体如下： 1、 由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示
8、效果，采用 LCD 显示数据和结果。2、 另外键盘包括数字键（09） 、符号键（+、-、*、/） 、清除键和等号键，故采用 4*4 按键。 3、 执行程序：开机显示字符串，等待键入数值，当键入数值，通过 LCD 显示，当键入+、 -、* 、 /时计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值并等待执行等号程序。 整个系统可分为三个主要的功能模块：一、实时键盘扫描；二、数据转换成显示器显示；三、显示器的动态显示。其系统结构框图如下图 2.1 所示。图图 2.12.1 系统结构框图系统结构框图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计223 硬件设计3.1 按键模块键盘是单片机系统中最常用的人
9、机对话输入设备， 用户通过按键向单片机输入指令和数据。键盘控制程序需完成的任务有：检查是否有按键按下,有键按下时,如无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法消除按键抖动；当有多个按键按下时,只响应一个按键，不管持续多长时间，仅执行一次按键功能程序。现用矩阵按键用作计算器的键盘，其结构图如 3.1 所示。图图 3.13.1 矩阵按键结构图矩阵按键结构图3.2 LCD 显示模块本电路采用的是 LCD 液晶显示输出数据。液晶显示器 LM016L 液晶显示器 如下图 3.2 所示。图图 3.23.2 液晶显示图液晶显示图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计331602 字符型 LCM 有 16 个引
10、脚，具体功能如下。VSS 为电源负极，VCC 接 5V 电源正极。V0 为液晶显示器对比度调整端，接电源正极时对比度最弱，接电源负极时对比度最高。RS 为寄存器选择， “1”选择数据寄存器；“0”选择命令/状态寄存器。RW 为读写操作选择， “1”进行读操作， “0”进行写操作。E 端为使能端，高电平时读取信息，负跳变时执行指令。D0D7 为 8 位双向数据端。向 LCD 传输数据或指令。A 为背光接正极 ，K 为背光接负极。3.3 蜂鸣器发生模块当有键按下时单片机就会发声，其利用的是蜂鸣器发生原理，如下图 3.3所示。图图 3.33.3 蜂鸣器发生图蜂鸣器发生图蜂鸣器的三要素：频率、周期和方
11、波。首先通过声音的频率 f,求出对应的周期 T，然后知道对应的方波。具体发生操作如下：给端口高电平；延时半个周期。给端口低电平；延时半个周期。此四句话是蜂鸣器保持发声的充要条件，如果缺少一句或是两句，即打破上述平衡，蜂鸣器就不能正常工作。因此，可以利用这一原理使蜂鸣器间断发声。安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计443.4 总设计图根据对以上各部分的描述，把他们连接在一起，形成总设计图,如下图 3.4所示。图图 3.43.4 总设计图总设计图该总设计图主要包括最小系统。LED 显示模块，它主要作用是 D0D7 是传输数据，将要显示的数据传输给 LCD；RS、RW、E 是控制传输的是指令还
12、是数据；VDD、A、VSS、VEE、K 则是给 LCD 提供电力和使其具有背光。按键模块，它主要作用是按下数字和符号键为显示器提供数据和符号的。蜂鸣器发生模块，它的主要作用是蜂鸣器的作用是在倒计时结束时响起一段音乐来提醒倒计时已结束。安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计554 软件设计4.1 软件流程图软件设计和硬件设计一样也由三部分组成，其中包括：键盘模块、显示模块、计算模块，现分别对这三部分分别介绍。4.1.1 按键模块设计流程图矩阵键盘需要初始化，并且分别对其行、列进行扫描，在扫描过程中判断是否有键按下，根据以上要求，键盘模块设计的流程图如图 3.1 所示。图图 4.14.1 按键
13、模块设计流程图按键模块设计流程图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计664.1.2 显示模块流程图本电路采用的是 LCD 液晶显示输出数据,在流程图中应包括对 LCD 液晶显示器初始化，取要显示的数据，要是有两位数据需要显示，则在显示完第一位数据后需要进行延迟来显示第二位数据，则根据以上要求，显示模块的流程图4.2所示。图图 4.24.2 显示模块流程图显示模块流程图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计774.1.3 计算模块程序流程在计算模块中，必须保证按键按下的数和 LCD 液晶显示的数保持一致，则需要把+、-、*、/等字符转换成数据，根据以上要求，计算模块的程序流程图如图 4
14、.3 所示。附：附：A A 代表按下运算符号前的数，代表按下运算符号前的数，B B 代表按下运算符后的数。代表按下运算符后的数。图图 4.34.3 计算模块流程图计算模块流程图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计885 实验环境和测试下面用 Keil 与 porteus 仿真软件介绍数字计算器的仿真与调试。5.1 C51 单片机软件开发系统 Keil采用 KEIL 开发的 89c51 单片机应用程序步骤： （1） 在 keil 集成开发环境中创建新项目（Project） ，扩展文件名为.UV2, 并为该项目选定合适的单片机 CPU 器件（本设计采用 ATMEL 公司下的 AT89C51）
15、 (2)用 keil 的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.c） ，并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包含多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。 （3）通过 keil 的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及Debug 调试 器的功能。 （4）对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的 HEX 文 件，如果出现编译连接错误则返回到第 2 步，修改源文件中的错误后重构整个 项目。 （5）对没有语法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将 HEX 文件写入到 单片机应用系统的 ROM 中。5.2 proteus 的操作1.硬件电路图的接法操作： (1).放置选择（删除）元器件 (2).移动元器件 (3).缩放视图 (4).连接导线 (5).仿真，调试2. 单片机系统 PROTEUS 设计与仿真过程 . Proteus 强大的单片机系统设计与仿真功能，使它可成为单片机系统应用 开发和改进手段之一。全部过程都是在计算机上通过 Proteus 来完成的。其过 程一般也可分为三步： (1)在ISIS 平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接 电路和电气检测等。简称 Proteus 电路设计。 (2)在 Keil 平台上进行单片机系统程序设计、编辑、汇编编
