毕业设计简易加减乘除计算器

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1、毕业设计题目 简易加减乘除计算器系另U专业班级姓名学号指导教师日期设计任务书设计题目：简易加减乘除计算器设计要求：1根据所学内容运用编程做一个简易加减乘除计算器，实现加、减、乘、除 等以及清零的功能。2.设置一组数码管, 使其能够显示程序运行，按键动作的内容。 3.设置一组按键，使其键依次对应 09、“+”、“-”、“*”、“/”、“=”和清除 键。4可以进行小于255 的数的加减乘除运算，并可连续运算。当键入值大于255 时，将自动清零，可重新输入。设计进度要求：第一周：确定题目，寻找单片机和计算器设计的相关资料； 第二周：读懂资料，有初步的设计思路；第三周：绘制硬件电路图；第三周：设计软件

2、框图； 第四周：相应软件设计（程序设计）； 第五周：进行程序调试并且修改； 第六周：写毕业设计论文； 第七周：修改并提交毕业设计； 第八周：准备论文答辩；摘要在很多领域的数据处理中要用到数学运算，作为计算机自动处理系统更显得重 要。此项目设计以单片机为核心部件的计算器，采用4*4 矩阵式键盘，16 个键依次 对应 09、“+”、“-”、“*”、“/”、“=”和清除键。使用单片机最小使用系统1模 块，简单方便。采用静态显示，显示器由5 个共阴极数码管组成。输入只有两个信 号，它们是串行数据线DIN和移位信号CLK。5个串/并行移位寄存器芯片74LS164 首尾相连。每片的并行输出作为LED数码管

3、的段码。本计算器系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳 定可靠等优点。关键词：单片机，计算器，键盘，静态显示随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能 将更强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS - 51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制 造厂商，如Phil ips、NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持和80C51单 片机兼容的基础上改善了 80C51 的许多特性。这样， 80C51 就变成有众多制造厂商 支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C

4、51系列。80C51单片机已成为单 片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也 互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。本设计采用的是ATMEL公司的AT89C51芯片，此芯片根据了充分的静止CMOS控 制器和三级节目记忆锁，共有：32 条 I/O 线, 2 定时计数器， 6 个中断来源，4 K 闪存, 128 个字节在芯片 RAM。由于本设计所做的是一个会加减乘除的计算器，所以要用到单片机的最小使用 系统模块 1，还需要用到矩阵式键盘和静态显示模块。而我的硬件设计详见第二章，主要介绍了需要哪几部分硬件电路和硬件系统的 概叙。在

5、 2.1 节介绍了主要的框架；2.2 节简单的介绍了单片机最小使用系统的性 能和附属电路；2.3 节详细介绍了键盘控制电路；2.4 节介绍了静态显示电路。在 第三章中我们详细的解说了软件系统的设计。 3.1 节介绍了我们做这个设计的程序 设计思路；3.2节画出了总的程序设计框图；3.3节分别罗列出各个子程序的框图。 第四章是我对此设计的调试过程和结果显示。第五章就是我对此设计的总体概括， 体会和心得。我所设计的这个计算器可适用于比较简单的加减乘除运算，比如小学生可以借 助它进行较大数目的四则运算，并运用它来探索有关规律，有利于帮助学生形成初 步的探索和解决问题的能力。目录摘要 II、. A前言

6、 1目 录 11 单片机的发展及使用 21.1 单片机的发展 21.2 单片机的使用 32 总体方案设计 42.1 系统框图 42.2 显示控制方案52.3 键盘控制方案 53 硬件设计 73.1 89S51 单片机的简介73.2 89S51 单片机的引脚83.3 89S51I/O 接口组成及功能 93.4 74LS164 的功能 103.5 键盘接口工作原理 113.6 七段 LED 显示工作原理 133.7 电路原理 144 设计思路 164.1 主程序模块 164.2 静态显示模块174.3 按键程序模块 175 系统调试 1951 在伟福中的调试 195. 2在KEIL中的调试并连接实

7、验箱 206 结 论 24致 谢 25参考文献 25附 录 A 271 单片机的发展及使用1.1 单片机的发展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 位的，处理能力有限。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，参和这一探索

8、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。In tel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。 MCS-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

9、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。In tel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阶段。随着单片机在各个领域全面、 深入地发展和使用，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。1.2 单片机的使用单片机的使用很广，分别在以下领域中得到了广泛的使用。 工业自动化：在自动化技术中，无论是过程控制技术、数

10、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，单片机使用十分普及。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

11、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：该使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、最优化控制信方面：较高档的单片机都具有通信接口，因而为单片机在通信设备中的使用 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使用。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

12、，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 使用正在不断地走向深入。2 总体方案设计2.1 系统框图计算器的总体设计框图如图 2.1 所示。图 2.1 系统框图2.2 显示控制方案在单片机使用系统中，显示分为静态示和动态显示，本次设计采用静态显示。 静态显示数码管中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定相应的输出将维 持不变，直到显示另一个字符为止。正因为如此，静态显示的亮度都比较高。

13、各位 分别由一个 8 位 I/O 接口控制段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各 不相同。这种显示方式接口，较小的电流即可获得较高的亮度，且占用 CPU 时间少， 编程简单，便于监测和控制，本设计所需显示位数不多，故采用静态显示模块，在 实验箱上连接简单、方便。2.3 键盘控制方案键盘分为独立式键盘和行列式键盘，独立式键盘接口电路配置灵活，硬件结构 简单，工作可靠但每个按键必须占用一跟I/O接口线，I/O接口线浪费较大，在单 片机使用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一 根I/O接口线上，故只在按键数量不多时采用。而行列式键盘每条行线和列线在交 叉处不直接相

14、通，而是通过一个按键加以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以 节省I/O接口。本次设计计算器所用按键较多，为节省I/O接口，方便设计，故采 用矩阵式键盘。3 硬件设计3.1 89S51 单片机的简介AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能的 CMOS8 位单片机片内 4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存储器(RAM), 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统， 片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大o AT89C51单片机 可为你提供许多高性价的使用场合，可灵活

15、的使用于各种控制领域。主要性能参数：和MCS-51产品指令系统的全兼容4k字节可重擦写Flash闪速存储器1000 次可擦写周期全静态操作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器128X8字节内部RAM32 个可编程 I/O 口线2 个 16 位定时/计数器6 个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式3.1.1 AT89C51功能特性描述：AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM, 32个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断结构，一个全双工串行通 信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至OHz的静态逻辑操作，并支 持两种软件的可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/ 计数器，窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器 停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。PDIPpi.ori40P1 IE2阳P12E33BPl江4円4匸辱P1.5Ee35Pi EJP1 T匸