单片机设计报告Word格式.docx
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三、硬件系统设计
3.1、STC89C52单片机最小系统
单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。
主控芯片选取STC89C52RC芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。
晶振选取12MHz，晶振旁电容选取30pF。
采用按键复位电路，电阻分别选取100Ω和1K，电容选取22μF。
以下为单片机最小系统硬件电路图。
3.2、键盘接口电路
计算器所需按键有：
数字键：
’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’
功能键：
’+’,’-‘,’*’,’/’,’=’,’.（小数点）’
共计16个按键，采用4*4矩阵键盘，键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P1.0~P1.7。
矩阵键盘扫描方式如下：
先对P1口写入0xf0，把低四位全部赋0，高四位全部赋1，然后检测P1口的高四位，如果高四位不是全部为1，则表示有键按下，再逐列扫描，判断是哪个键按下。
这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的的各个按键的键值。
在本设计中，最重要的是要把键值转换为数值来进行计算
以下为键盘接口电路的硬件电路图
3.3、液晶显示电路
在本设计中，我们采用1602液晶作为显示模块，1602可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。
1602外观如下图所示
1602引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
双向数据口
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
对比度调节
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
模块使能端
14
D7
7
D0
15
BLK
背光源地
8
D1
16
BLA
背光源正极
VDD：
电源正极，4.5－5.5V，通常使用5V电压；
VL：
LCD对比度调节端，电压调节范围为0－5V。
接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个1K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地,在本设计中,我们采用1k的电位器来调节对比度。
RS：
MCU写入数据或者指令选择端。
MCU要写入指令时，使RS为低电平；
MCU要写入数据时，使RS为高电平；
R/W：
读写控制端。
R/W为高电平时，读取数据；
R/W为低电平时，写入数据；
E：
LCD模块使能信号控制端。
写数据时，需要下降沿触发模块。
D0－D7：
8位数据总线，三态双向。
如果MCU的I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4－D7接口传送数据。
本充电器就是采用4位数据传送方式；
BLA：
LED背光正极。
需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右；
BLK：
LED背光地端。
1602操作时序
（1）读操作时序
（2）写操作时序
（3）基本操作时序
本设计中,1602液晶电路部分如下:
3.4、整机电路如下页图：
四、系统程序设计部分
4.1、系统程序设计思想
在本设计中，程序设计是关键。
设计关键问题有如下几个：
1、实现按键扫描，和键值转换
2、把键值转换成数值进行计算
3、每按下一个键，液晶上便显示一个键值
4、把结果显示在液晶上
4.1.1按键扫描部分
在该部分中，我是用如下按键扫描方式的：
因为按键接口在P1口，因此，在初始状态下，我将P1口赋值为0xf0，即把高四位赋1，低四位赋0；
然后在检测高四位，如果高四位不是全1，则说明有键按下，此时在将低四位逐次赋0，然后检测高四位，判断是哪个按键按下。
流程图如下：
4.1.2键值转换成数值
因为在液晶中显示的字符，因此就有了把字符，或者说是字符串转换成数值的问题。
在本设计中，我是先将按键所送来的字符存放在一个数组里面，然后在把字符转换成数字。
因为计算器中是两个数字在进行计算，因此在这个数组里面是存放的是两个数字，还有运算符。
在区分的时候，我是以运算符为标志来区分两个数的，同时将两个数中的各个位上的数合成成一个浮点数来进行计算。
程序如下：
for（i=0;
i<
keycount-2;
i++）//将字符型数变为整型数，并存放于数组中
{if（（keytemp[i]!
='
+'
）&
&
（keytemp[i]!
-'
*'
/'
））
{if（flag2==0）flag1=1;
}//初始时，flag2=0,未遇到‘+’时，则执行这句，遇到‘+’后，falg2=1，则不执行这句，保证‘+’后面的数存放到num2cal数组里面
else
{flag2=1;
flag1=0;
}
if（flag1==1）
{switch（keytemp[i]）//转换第一个数，并存放到num1cal数组中
{case'
0'
:
num1cal[num1count]=0;
break;
case'
1'
num1cal[num1count]=1;
2'
num1cal[num1count]=2;
3'
num1cal[num1count]=3;
4'
num1cal[num1count]=4;
5'
num1cal[num1count]=5;
6'
num1cal[num1count]=6;
7'
num1cal[num1count]=7;
8'
num1cal[num1count]=8;
9'
num1cal[num1count]=9;
.'
num1cal[num1count]='
;
default:
}
num1count++;
//计算第一个数的位数，包含小数点
}
elseif（flag2==1）
{next=i+1;
//转换第二个数，并存放到num2cal数组中
switch（keytemp[next]）
num2cal[num2count]=0;
num2cal[num2count]=1;
num2cal[num2count]=2;
num2cal[num2count]=3;
num2cal[num2count]=4;
num2cal[num2count]=5;
num2cal[num2count]=6;
num2cal[num2count]=7;
num2cal[num2count]=8;
num2cal[num2count]=9;
num2cal[num2count]='
num2count++;
//计算第二个数的位数，包含小数点
if（i==keycount-2）
{flag1=0;
flag2=0;
}
4.1.3键值显示部分
此部分需要用到1602液晶的驱动，同时要将每次按得的键值送给1602显示。
在此部分中，我是用一个死循环来构成的。
在死循环中，每按下一个键，就把键值送个液晶，当安按下的键值为‘=’时，表示数据输入结束，跳出死循环，进入键值转换和数字计算部分。
do{if（scan（）==1）//扫描按键，并存入键值，显示键值
{keytemp[keycount]=keyvalue（）;
while（scan（）==1）;
writedata（keytemp[keycount]&
0x7f）;
keycount++;
}
}while（keytemp[keycount-1]!
）;
4.1.4结果显示部分
因为结束我是用浮点数的形式存放的，因此就必须在液晶上把浮点数显示出来。
在此，我调用了sprintf函数，将浮点数转换成字符串的形式，因为液晶上面显示的是字符串，因此也是有这个必要的。
那么问题就编程在液晶上面显示字符串的问题了。
考虑到字符串是以‘/0’结束的，因此可以用一个循环来显示字符串，当遇到’/0’后，循环结束。
字符串函数显示如下：
voidwritestring（uchar*str）//显示字符串函数
{while（*str!
\0'
）
{writedata（*str）;
str++;
结果显示函数如下：
voiddisplayrlt（floataa）//显示结果数
{ucharab[10];
sprintf（ab,"
%3.7f"
aa）;
write（0xc4）;
writestring（ab）;
4.1.5整机程序如下:
/**************************************************************************************************************************
writebyAron2011/12/1918:
06
calculatorprogramdisplaybyLCD
**************************************************************************************************************************/
#include"
reg51.h"
#include"
stdio.h"
#defineucharunsignedcharidata
#defineuintunsignedint
ucharword[]={"
error!
"
};
//显示出错
ucharbootinit1[]={"
dianzi093"
//开机界面1
ucharbootinit2[]={"
calculator"
//开机界面2
ucharpflag=0;
sbitRs=P3^0;
sbitRw=P3^1;
sbitEn=P3^2;
sbitbz=P3^3;
/********portdefinition
Rs=P3^0;
Rw=P3^1;
En=P3^2;
keypad：
P1；
/********************1602液晶函数***********************************/
voiddelay（ucharii）
{uintx,y;
for（x=0;
x<
ii;
x++）
for（y=0;
y<
500;
y++）;
voidfbusy（）//检查忙函数
{Rs=0;
Rw=1;
En=1;
En=0;
while（P2&
0x80）{En=0;
En=1;
delay（5）;
voidwrite（ucharj）//写命令函数
{fbusy（）;
Rs=0;
Rw=0;
P2=j;
voidwritedata（ucharj）//写数据函数
{fbusy（）;
Rs=1;
P2=j;
{
while（*str!
voidinit_lcd（void）//初始化函数
{write（0x01）;
write（0x38）;
write（0x0c）;
write（0x06）;
/********************************键盘函数*************************/
unsignedcharscan（void）//扫描函数
{unsignedchari;
P1=0xf0;
i=P1&
0xf0;
if（i!
=0xf0）
return1;
else
return0;
unsignedcharkeyvalue（void）//键值判断函数
{unsignedcharkeyv,temp;
uchari,j,k,flag=0;
ucharm,n;
if（scan（）==1）
{for（i=0;
4;
i++）
{m=（0x01<
<
i）;
P1=~m;
for（j=0;
j<
j++）
{k=P1|0x0f;
n=（0x10<
j）;
if（k==（~n））
{keyv=j*4+i;
flag=1;
break;
if（n==0x80）n=0x10;
if（m==0x08）m=0x01;
if（flag==1）
break;
switch（keyv）
{case0:
{temp='
case1:
case2:
case3:
case4:
case5:
case6:
case7:
case8:
case9:
case10:
{temp='
case11:
case12:
case13:
case14:
case15:
default:
returntemp;
/***************************计算函数**********************/
floatbtnum（uchar*arr,ucharnum）//通过存放的数组来算的所输入的浮点数
{inti,k,m;
intintcnt=0;
intintnum=0;
floatdecnum=0,numa=0,num1=0,num2=0;
for（i=0;
num;
i++）//计数整数的个数
{if（（arr[i]=='
））break;
elseintcnt++;
for（k=0;
k<
intcnt;
k++）//计算整数
{intnum*=10;
intnum+=arr[k];
for（m=0;
m<
num-intcnt-1;
m++）//计算小数
decnum=（arr[num-1-m]+decnum）/10;
numa=decnum+intnum;
//计算所输入的数
returnnuma;
floatcalculater（void）//计算函数
{ucharkeycount=0;
//按键次数计数
ucharnum1count=0,num2count=0;
//两次输入数的位数（包含小数点）
uchari,next,flag1=0,flag2=0;
ucharkeytemp[15];
ucharnum1cal[8];
//存放第一次输入的数
ucharnum2cal[8];
//存放第二次输入的数
floatnum1=0,num2=0,numrlt=0;
//第一次，第二次及计算后的数
do{if（scan（）==1）//扫描按键，并存入键值，显示键值
i++）//将字符型数变为整型数，并存放于数组中
{if（（keytemp[i]!
}//初始时，flag2=0,未遇到‘+’时，则执行这句，遇到‘+’后，falg2=1，则不执行这句，保证‘+’后面的数存放到num2cal数组里面
{switch（keytemp[i]）//转换第一个数，并存放到num1cal数组中
//计算第一个数的位数，包含小数点
//转换第二个数，并存放到num2cal数组中
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