基于AT89C52单片机的计算器设计说明书.docx
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基于AT89C52单片机的计算器设计说明书
湄洲湾职业技术学院
基于AT89C52单片机的计算器设计说明书
系别：
自动化工程系
年级：
10级专业：
电气自动化技术
姓名：
小珍学号：
*******111
导师姓名：
小光职称：
讲师
2013年5月29日
1.前言
单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。
作为21世纪的大学生，不仅要熟练地使用通用微机进行各种数据处理，还要把计算机技术运用到本专业领域或相关领域，即具有“开发”能力。
新世纪的工科大专院校的大学生既要掌握通用微机，又要掌握单片机，所以学习单片机这一门学科对我们的学习很重要。
大家都知道，现在市面上已出现很多有关点阵显示器的商品，如广告活动字幕机、股票显示板、活动布告栏等。
它的优点是可按需要的大小、形状、单色、或彩色来组合，可与微处理器连接，做各种广告栏文字或图形变化。
因此可知汉字显示系统在人民的生活当中是何等的重要，也是研究的课题之一。
本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。
设计电路采用AT89C52单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。
显示采用字符LCD静态显示。
软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。
2.系统设计技术参数要求
（1）工作电压：
5V
（2）工作频率：
50Hz
（3）计算结果的正确率：
99.9%
（4）LCD显示的精确度：
99%
（5）小数点的精确度：
保留三位小数
3.系统设计
3.1系统设计工作总流程
图3-1系统方案
3.2各模块原理说明
1.键盘接口电路模块
如下图3-2所示，在本设计中，计算器输入键盘的4条行线、列线分别连接到MM74C922
的X1-X4、Y1-Y4引脚，MM74C922的数据输出口与单片机的P2口相连，MM74C922的DA引脚经过一个非门连接到单片机的/INT0脚，当MM74C922检测到键盘输入时，DA产生高电平，与之相连的/INT0检测到低电平，给单片机一个中断，单片机从P2口的低四位读入键盘上按下的键的值。
图3-2键盘接口电路图
2.LCD显示模块
本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。
通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应数据。
图3-3LCD显示器
3.运算模块（单片机控制）
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:
单片机、晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。
MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。
应用89C52单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求：
1.具有上电复位和手动复位功能。
2.使用单片机片内程序存储器。
3.具有基本的人机交互接口。
按键输入、LED显示功能。
4.具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。
3.3系统工作原理说明
根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。
具体设计如下：
（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效果，采用LCD显示数据和结果。
（2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。
（3）执行过程：
开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。
（4）错误提示：
当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：
当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD上提示错误。
3.4主控制模块电路的设计
图3-4主控模块电路
3.5系统的操作说明
本设计采用矩阵键盘的方案。
采用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为4×4个。
计算器的键盘布局如图5所示：
有16个键组成，在单片机中用一个P口实现16个按键功能。
图3-5矩阵键盘布局图
3.6系统操作注意事项
（1）使用时注意输入电压时5V，电压过低会导致线路无法正常运行。
（2）如发现个别1602灯不亮，请检查灯或线路，如还不亮请检查1602是否坏掉；
（3）不可将产品随意碰撞，否则会导致电路元件损坏或造成虚焊，使电路无法正常运；
（4）通电时不可放于潮湿的地方以免电路短路。
参考文献
[1]王廷才.电子线路辅助设计Protel99SE[M].北京：
高等教育出版社，2004.
[3]张齐.朱宁西.单片机应用系统设计技术[M].北京：
电子工业出版社，2009.
[4]周润景.张丽娜.PROTEUS入门实用教程[M].北京：
机械工业出版社，2007.
[5]张毅刚.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔宾：
哈尔宾工业大学出版社，1997.
[1]韩全立.微机控制技术与应用[M].北京：
机械工业出版社,2003.
[2]佘明辉.电工电子实验实训[M].北京：
理工大学出版社，2009.
[9]王慧玲.电路基础[M].北京：
高等教学出版社，2004.
[10]李建忠.单片机实践与应用[M].西安电子科技大学出版，2008.
[11]李群芳．单片机微型计算机与接口技术（第3版）［M］．北京：
电子工业出版社2008.
[12]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京：
北京航空天大学出版社，2006.
[13]赵曙光.可编程逻辑器件原理开发与应用[M].西安电子科技大学出版社，2006.
[14]刘修文.实用电子电路设计制作300例[M].北京:
中国电力出版社,2008.
[15]谢自美.电子线路设计（第三版）[M].中华科技大学出版社,2008.
致谢词
三年前，这个校园是我的梦想。
三年后，微笑回首来路，一幕幕，宛在昨天。
人生就是如此吧，每个段落结束的时候，我们总会感慨时光飞逝。
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。
毕业设计的完成也随之进入了尾声。
从开始进入课题到设计的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
本次设计最终得以顺利完成，非常感谢我的导师小光老师。
从选设计课题直到硬件的最终完成，他给予了我尽心尽力的指导。
林寿光老师严谨的治学态度深深地影响着我，对我今后的学习、工作、生活必将产生影响。
借此机会，特向林寿光老师表示最诚挚的感谢。
感谢湄洲湾职业技术学院的所有领导和老师（蔡明雄书记、翁娟钗辅导员、郑维清老师、陈辉煌老师、许振龙老师、李清生老师、邱兴阳老师等等），他们严谨的学风、渊博的知识、诲人不倦的品格一直感染和激励着我不断上进，使我大学三年的时光充实而有意义。
“海纳百川，取则行远”，在这美丽的校园里，不断成长，在这里我所学到的，必将使我受益终生。
在本次课程设计中，我也参照了大量的著作和文章，许多学者的科研成果给我很大启发，在此向这些学者们表示由衷饿感谢。
感谢那些与我朝夕相处了三年的同学，这些日子，他们和我一块努力奋斗共进共退，互相扶持。
最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对应用电子技术的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业设计提供了巨大的支持与帮助。
在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！
我一定会好好孝敬和报答他们！
附录
附录一：
元件清单
序号
元器件名称
型号
个数
1
电阻
10k
1个
2
瓷介电容
22PF
2个
3
极性电容
10UF
1个
4
晶振
12MHz
1个
5
40脚底座
1块
6
电位器
10K
1个
7
按钮
17个
8
排阻
10K
1个
9
1602
1块
10
芯片
AT89C51
1块
附录二：
设计原理图
附录三：
程序
1.键盘出入检测程序
有键按下时，单片机响应外部中断0，转入外部中断0中断处理函数，在中断处理函数中完成对按键的判断，以进行下一步的程序处理。
/***********外部中断0处理函数*************/
voidINT_0（void）interrupt0using0
{
key=translate（P2&0x0f）;
if（key<='9'&&key>='0'）//判断按下的键是否为数值
{
num=num*10+（key-'0'）;
if（operators>0）
{
y=num;
iny=1;
}
else
x=num;
if（num<134217728&&num>-134217728）//当前数值是否超出限定范围
{
display（num）;
}
else
dataoverflow（）;
}
else
{
switch（key）
{
case'c':
x=0;
y=0;
num=0;
iny=0;
operators=0;
display（num）;
break;
case'=':
arithmetic（）;
iny=0;
operators=0;
num=0;
break;
case'+':
if（operators）
arithmetic（）;
operators=1;
num=0;
break;
case'-':
if（operators）
arithmetic（）;
operators=2;
num=0;
break;
case'*':
if（operators）
arithmetic（）;
operators=3;
num=0;
break;
case'/':
if（operators）
arithmetic（）;
operators=4;
num=0;
break;
}
}
}
2.LCD显示程序
利用LCD静态显示，通过程序向LCD写指令字或数据使LCD完成不同功能或显示相应数据。
/**************LCD初始化函数*************/
voidinit_LCM（）
{
write_com（0x30）;
write_com（0x30）;
write_com（0x30）;
write_com（0x38）;
write_com（0x08）;
write_com（0x01）;
write_com（0x06）;
write_com（0x0e）;
}
/***********LCD写数据函数*************/
voidwrite_data（charddata）
{
RS=1;/*写指令*/
R_W=0;
EN=1;/*使能信号开*/
P1=ddata;/*将数据送入p1口*/
EN=0;/*使能信号关*/
check_BF（）;
}
/***********LCD写指令函数*************/
voidwrite_com（charcommand）
{
RS=0;/*写指令*/
R_W=0;
EN=1;/*使能信号开*/
P1=command;/*将数据送入p1口*/
EN=0;/*使能信号关*/
check_BF（）;
}
/************LCD检查忙碌函数***********/
voidcheck_BF（）
{
chari,x=0x80;
P1=0xff;
while（x&0x80）
{
RS=0;
R_W=1;
EN=1;
x=P1;
EN=0;
for（i=0;i<10;i++）;
}
EN=0;/*关闭使能信号*/
}
/**********LCD清屏函数**********/
voidclearLCD（）
{
write_com（0x01）;
}
/**********LCD显示函数**********/
voiddisplay（longa）
{
longtemp,b,c=-1;
intlenth=1,i,j;
clearLCD（）;
if（a<0）
{
a=a*c;
write_data（'-'）;
}
temp=a;
while（（temp=temp/10）!
=0）
{
lenth++;
}
for（i=lenth;i>0;i--）
{
b=1;
for（j=0;j{
b=b*10;
}
write_data（0x30+a/b）;
a=a%b;
}
}
3.错误处理及提示程序
/**********除数为处理函数**********/
voiddealerror（）
{
inti=0;
clearLCD（）;
for（i=0;i<5;i++）
write_data（error[i]）;
}
/*********数值溢出处理函数**********/
voiddataoverflow（）
{
inti=0;
clearLCD（）;
for（i=0;i<8;i++）
write_data（overflow[i]）;
}
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