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1、. . . . 毕 业 设 计题目：基于单片机的简易计算器设计姓 名：学 号：学 院： 信息学院 专 业： 电子信息工程 指 导 教 师：协助指导教师：2011年 5月 23日 / 摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，但仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构、软硬件结合，来加以完善。计算器在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一，并且语音技术的进展给这种应用需要提供了一种有力的技术支持，逐渐被广大用户所接受，并广泛用于各种需要语音响应的场合。基于这样的理念
2、，本次设计是用AT89C51单片机、LCD显示器、控制按键、语音芯片ISD2560为元件来设计的具有语音播报功能的简易计算器。利用此设计熟悉单片机微控制器与C语言编程，对其片资源与各个I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握Microsoft Visual C+ 6.0应用程序开发环境，常用的LCD显示器的使用方法和一般键盘的使用方法。关键字：AT89C51、ISD2560、LCD、控制按键AbstractWith the rapid development of science and technology in recent years, the application of SCM is
3、a growing, while driving more traditional control detection technology updates. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, but only SCM knowledge is not enough, the structure should be based on specific har
4、dware, software and hardware combination to be improved.Calculator in peoples daily lives is one of the more common electronic products, and progress in speech technology to such applications need to provide a strong technical support, have been gradually accepted by the majority of users, and is wi
5、dely used for various needs Voice response applications. Based on this concept, this design is AT89C51 microcontroller, LCD display, control buttons, voice chip ISD2560 devices designed for the voice broadcast function with a simple calculator. Familiar with using this microcontroller design and C l
6、anguage programming microcontrollers, resources and all of its chip I / O port functions and basic use of the understanding. Master the Microsoft Visual C + + 6.0 application development environment, the common use of LCD displays and general use of the keyboard.Keywords: AT89C51、ISD2560 、LCD contro
7、l buttons朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典目录摘要IAbstractII引言11 绪论21.1 系统开发背景21.2 系统开发意义21.3 设计容和章节分配22 系统方案设计32.1 功能介绍32.1.1 基本功能32.1.2 扩展功能32.2 方案论证与比较32.2.1 控制部分的设计方案论证与选择32.2.2 显示电路的设计方案论证与选择42.2.3 键盘设计方案与选择52.3 系统组成62.4 总体设计思想73 主要芯片介绍83.1 AT89C51选择与介绍:83.2 ISD2560选择与介绍:103.3 开发工具的选择与介绍：124 硬件电路设计144.1 复位电路144.2
8、时钟电路144.3 显示电路154.4 语音电路154.5 按键电路175 软件设计205.1 AT89C51单片机中断允许控制205.2 LCD1602控制205.2.1 LCD1602字符发生存储器（CGROM）205.2.2 LCD1602显示数据寄存器（DDRAM）215.3 计算器软件设计235.3.1 系统总流程图235.3.2 算术运算程序设计245.3.3 按键程序设计255.3.4 显示程序设计255.3.5错误处理与提示程序设计255.4 语音播报软件设计265.4.1 分段录放音275.4.2 程序流程图275.5 仿真与调试305.5.1 KEIL uVision调试3
9、05.5.2 Proteus 对于本设计的仿真33结论35致36参考文献37附录38附录A38附录B39附录C40附录D41附录E50引言当今社会，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，无论是生活或学习，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电子伙伴之一。随着人类社会的不断进步，随着语音芯片的普与，语音报播被广泛应用于车站报站器，语音型数字万用表，出租车语音报站器，排队机等，并且面向家庭个人使用的方向发展，更加人性化。自动语音提示技术是计算机语音
10、处理技术的一种应用，属于语音再生合成技术畴。录放系统具有电路简明、应用方便、单片录放、不怕掉电、音色纯正、性价比高等特性，与此相关的语音系统已广泛地用于通信、工控 、医疗、报警示讯等领域。本设计着重在于计算器的设计和开发，并从实际意义出发对计算器设计做了进一步的扩充，将语音播报录放技术融入其中，更好的发挥了电子产品的作用，为人们的生活带来便利。1 绪论1.1 系统开发背景随着社会的法阵发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技的术的发展，犹如雨后春笋的变化。计算器在人们的日常中视比较常见的电子产品之一，如何将常见的计算器技术更加成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更加出
11、色的计算器，使其更好的为各行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。1.2 系统开发意义人们的日程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，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。普通的计算器只能完成计算功能，并不能根据用户自身需要进行录音，而本设计设计的计算器不仅仅能完成计算这项功能，并能将语音系统融到计算器中，可以自定义一段录音，然后播放出来，很有意思。这种根据自己喜好录放音的计算器将会受到大家的喜欢。1.3 设计容和章节分配随着嵌入式的快速发展，单片机本着它简单，功能强大，易于设计等优点被设计者使用。因此，本设计使用单片机做为控制器件，将计算系
12、统与语音系统结合。通过此次设计的完成，对字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清屏、显示、调用与外特性有较清楚的认识，并会使用LCD实现计算结果的显示，在充分分析部逻辑的概念的同时，进行软件编译和调试。第一章为设计的背景、意义介绍，简明扼要的阐述设计的目的和成果；第二章为系统方案设计介绍，主要从设计的功能，方案的确定与选择原因和系统组成来介绍。第三章为主要芯片介绍，详细介绍了芯片的部结构和引脚分布。第四章为设计的核心，即硬件电路设计，此章将硬件电路分为若干模块，分别介绍了模块的硬件设计电路。第五章为软件设计，从语言的选择，控制字的确定，流程图的介绍到最后的仿真与调试。通过这几章的介绍，完成简易
13、计算器的设计。2 系统方案设计2.1 功能介绍2.1.1 基本功能根据所学知识，自行设计一个计算器，要求自行设计供电电源，该计算器能够实现加减乘除四则混合运算，能够实现连续计算。2.1.2 扩展功能（1）该计算器能够实现精确到小数点三位的运算。（2）该计算器可显示负数。（3）该计算器带有DIY语音系统，可自定义录/放音。2.2 方案论证与比较2.2.1 控制部分的设计方案论证与选择根据设计要求，控制器主要用于红外信号的接收和辨认、控制步进电机的动作，控制显示步进电机的转速等。控制器主要用于数据的接收和发送、数据的运算，控制显示液晶屏等，针对这些要求，对于控制器的选择有以下三种方案。方案一：采用
14、计算器专用芯片实现。用计算器专用芯片进行设计并编程实现。这种设计方案计算效率高、速度快、而且成本也相对较低，是厂家做计算器的最佳方案。但是本人对计算器专用芯片掌握的不够，还不足以实现设计计算器，所以这个方案不可去可取。方案二：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA将所有器件集成到一块芯片上，体积小，节省空间，提高了稳定性；直接面向用户，具有极大的灵活性和通用性，使用方便，硬件测试和实现快捷，开发效率高，工作可靠性好。可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，采用并行的输入输出方式，系统处理速度高，适合作为大规模实时系统的控制核心。由FPGA部编程实现计算器功能，本设计对数
15、据处理速度的要求不是很高，FPGA的高速处理的优势得不到充分的体现，由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。并且FPGA的价格相对较高，性价比太低，所以这个方案不考虑。方案三、用单片机实现。由于单片机集成了运算器电路、控制电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以与输入/输出口电路等，所以用单片机设计控制电路省去了很多分立元器件。由于单片机是可编程芯片，并且它可以运用C语言编写，对于一些复杂的计算功能，可以调用C语言库函数。使编写程序变得非常简单。所以该课题用单片机实现，不仅功能易于实现，而且精确度高，稳定性好，抗干扰能力强。并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点，且技术比较成熟。性价比也相当高。更重要的是本人经过几年的学习，对单片机已有深刻的理解，并且可以灵活运用。综上所述，并通过各个方面综合比较为达到最佳效果。我们采用方案三利用单片机控制器。2.2.2 显示电路的设计方案论证与选择方案一：数码管显示方案。数码管显示使用两个四位一体动
