单片机课程设计报告简易计算器含源程序.docx

1、单片机课程设计报告简易计算器含源程序*大学单片机课程设计报告题 目 班 级 姓 名 学 号 指导老师 设计时间 1 方案设计与论证 本设计可以采用两种方案，一种是以FPGA为核心处理芯片，配备相应的外设；另外一种是以AT89S51处理器，配备相应的外设。 方案一：采用FPGA控制FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件,自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达500万门/片以上,系统性能可达200MHz。由于FPGA器件集成度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中

2、独占鳌头。但是而基于 SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上 ,需外部存储器芯片 ,且使用方法复杂 ,保密性差，而其对于一个简单的计算器而言，实用FPGA有点大材小用，成本太高。 方案二：采用AT89S51单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（Micro Control Unit）。通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机广泛用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单，实用方便，价格便宜等优点，而其中AT89

3、S52以MCS-51为内核，是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。 通过以上两种方案论证和比较，从设计的实用性，方便性和成本出发，选择了以AT89S52单片机作为中央处理单元进行计算器的设计，这样设计能够实现对四位加减乘除和除法四位小点数的运算。 本设计需要使用LCD液晶显示屏和编码键盘。故选择静态显示和用编码键盘。使用LCD液晶显示屏显示运算结果。 2 硬件设计2.1硬件资源分配 主要用到的硬件：AT89S52 LCD液晶显示屏 编码键盘 硬件分配： 1、P1、P3口：做为输出口，控制LCD液晶显示屏显示数据的结果。 2、P2口：做为输入口，与键盘连接，实现数据的输入。3、LCD液晶显

4、示屏显示输出。图2-1 系统结构框图前面叙述了该系统的设计说明，系统采用了比较简单的设计方案，所以该系统的硬件设计的总外围电路不会产生过多的干扰。在下面的阐述中，对系统的外围电路分别予以介绍。键盘部分采用编码键盘，显示部分采用LCD液晶显示屏完全能够很好的实现显示方面的要求。2.2系统电路设计2.2.1键盘电路 键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。在智能仪器中，使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可

5、以组成编码键盘，同时还可以兼顾数码管的显示驱动，其相关的接口电路和接口软件均可在芯片资料中得到。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。非编码键盘成本低廉。从成本角度出发，本设计选用的是非编码键盘。如图2-2-1图2-2-1 扫描键盘电路2.2.2 显示电路 当系统需要显示少量数据时，采用LCD液晶显示屏进行显示是一种经济实用的方法。P0口作为液晶显示的数据端口，P3.5-P3.7口作为其控制端口，控制LCD液晶显示屏显示输出数据。最终电路如图2-2-2所示：图2-2-2 LCD液晶显示屏显示3 软件设计3.1 主程序主程序主要是用来对LCD液晶显示屏进行初始化的。对

6、输入按键判断，然后进行加减乘除，最后计算出结果，显示出计算结果。流程图如图3-1所示：3.2 子程序3.2.1键盘扫描子程序 键盘扫描子程序，首先读出P1的低四位，然后读出P1口的高四位。然后键值并显示缓存。然后将键如的值转换为ASCII码然后就可以软件来设置硬件按键各个键代表的内容。 读键程序使用的是反转法读键，不管键盘矩阵的规模大小，均进行两次读键。第一次所有行线均输出低电平，从所有读入键盘信息（列信息）；第二次所有列线均输出低电平，从所有行线读入键盘信息（行信息）。 数字键按下则将相应的数字送入缓存区，功能键按下则执行相应的程序。3.2.2 显示模块子程序 显示模块程序首先要对显示模块进

7、行初始化；然后控制光标的位置；定义液晶显示的控制端口，用SBIT指令完成；然后设置清屏、关闭显示、归位、开显示、显示位置的首地址等等。4 安装与调试将所有的元器件摆放在好，首先焊接51单片机的底座，确定简易计算器的键盘和液晶显示的排练位置，先将51单片机的底座焊接四周的四个点固定就好，之后再随需要焊接必要的底座引脚，接着焊接比较复杂的矩阵按键，各个按键之间的连接，使用细导线。在使用细导线焊接两个焊点时，先将两个焊点焊上焊锡。之后加热焊锡再将细导线接入，使之固定。之后再将单片机的晶振和复位电路焊入单片机的地座上。确定最小单片机系统焊接完整后再将按键扫描接在单片机的P1口，后将各个细导线按顺序分别

8、焊到单片机的P1端口的引脚处。再将1602液晶显示的底座焊接在电路板上的相应位置上，从单片机和电源处将细导线按顺序分别焊接到液晶显示的底座上。将51单片机烧入C语言程序，插入电路板上，再检查电路的接线和焊点处是否有焊错和虚焊，最重要的是要检查电路是否短路。诺是没有错误则可以通电进行测试。首先接上电源，打开开关，在液晶显示屏上显示出“0”则表示液晶显示是正常的，如果没有显示字符等，则可以查看电路中在液晶显示的第三个引脚上的接线是否正确，可改变其电压，使1602液晶显示的字符的亮度改变。如显示正常则可测试矩阵按键，逐个按下没个按键，观察每个按键的功能是否正确。如果正确则调试结束。图4-1实物图（正

9、面）图4-2实物图（反面）5 性能测试与结果分析将已经焊接好的简易计算器通电后，测试计算器的最大计算值与最小计算值。经过测试计算器的最大运算值可以是9999*9999，最小的运算值可以是0。经过接不同的电源测试，51单片机的工作电压范围为3V5.5V。实物效果图如图5-1所示：图5-1 实物效果图6 心得体会 在硬件的制作过程中我走了好多的弯路，主要是在系统还没有设计很有把握就开始动手制作了。后来发现与设计的要求还有偏差，反复的改过了几次，浪费了大量的时间和体力。感受到设计人员要有耐心，要认真的从要求开始研究。软件的编写过程中费了很大的力气，因为软件的编写要求很高，要很细心，一不小心就会调用错

10、误，很深刻的体会到作为软件编程人员是绝不能粗心大意的。一个程序的完成的速度和质量高低与细心与否有着很大联系。编程时，我充分使用了结构化的思想。这样因为语句较少，程序调试比较方便，功能模块可以逐一的调试，充分体现了结构化编程的优势。当每个模块都完成时，将其功能加到一起就完成了整体的设计。参考文献：1谭浩强. C语言程序设计M.北京：清华大学出版社，20002靳达.求是科技.单片机应用系统开发实例导航M.：人民邮电出版社,20063刘守义. 单片机应用技术M.：西安电子科技大学出版社,20014林志琦.基于PROTEUS的单片机可视化软硬件仿真M.北京：北京航空航天大学出版社,20065胡汉才.单

11、片机原理及接口技术.清华大学出版社,19966徐江海.单片机实用教程M.北京：机械工业出版社，20077张磊. C语言程序设计M.北京：高等教育出版社，2005附录：1 电路图2 实物图（正反面）实物图（正面）实物图（反面）3 源程序/*接盘按键说明：- | 1 | 2 | 3 | + | - - - - - - - - - - - - - | 4 | 5 | 6 | - | - - - - - - - - - - - - - | 7 | 8 | 9 | * | - - - - - - - - - - - - - | C | 0 | = | / | -*/操作简介/ 按第一个数，再按+-*/,

12、再按=显示出结果，然后按C清屏/ 加最大9999+9999=19998/ 减最大9999-0 =9999/ 乘最大9999*9999=99980001/ 除 1/9=0.1111 保留小数点后4位#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/-LCD1602-/P00-07= D0-7sbit rs=P27; /指令or数据sbit wela=P26; /读or写sbit lcden=P25; /使能信号/-LCD1602-/-KEY-/P1口/-KEY-uchar code table= ;long int data

13、_a,data_b; /第一个数和第二个数long int data_c; /计算结果uchar dispaly10; /显示缓冲/*/ 描述: 延时t us函数/*/void LCD_Delay_us(unsigned int t) while(t-); /t=0,退出/*/ 描述: 延时t ms函数/*/void LCD_Delay_ms(unsigned int t) unsigned int i,j; for(i=0;it;i+) /执行t次循环 for(j=0;j999) write_date(0+dispaly3); /显示千位 if(data_a99) write_date(0+

14、dispaly2); /显示百位 if(data_a9) write_date(0+dispaly1); /显示十位 write_date(0+dispaly0); /显示个位void display_b() /显示数据b write_com(0x80+7); /第一行 dispaly3=data_b%10000/1000; /千 dispaly2=data_b%1000/100; /百 dispaly1=data_b%100/10; /十 dispaly0=data_b%10; /个 if(data_b999) write_date(0+dispaly3); /显示千位 if(data_b9

15、9) write_date(0+dispaly2); /显示百位 if(data_b9) write_date(0+dispaly1); /显示十位 write_date(0+dispaly0); /显示个位/计算结果void display_c(x) if(data_c-1)/溢出时显示错误 dispaly8=data_c%1000000000/100000000; /万万 dispaly7=data_c%100000000/10000000; /千万 dispaly6=data_c%10000000/1000000; /百万 dispaly5=data_c%1000000/100000;

16、/十万 dispaly4=data_c%100000/10000; /万 dispaly3=data_c%10000/1000; /千 dispaly2=data_c%1000/100; /百 dispaly1=data_c%100/10; /十 dispaly0=data_c%10; /个 write_com(0x80+6+0x40); /第一行 if(x=4) if(data_c99999999) write_date(0+dispaly8); /显示万万 if(data_c9999999) write_date(0+dispaly7); /千万 if(data_c999999) writ

17、e_date(0+dispaly6); /百万 if(data_c99999) write_date(0+dispaly5); /十万 write_date(0+dispaly4); /万 write_date(.); write_date(0+dispaly3); /千 write_date(0+dispaly2); /百 write_date(0+dispaly1); /十 write_date(0+dispaly0); /个 else if(data_c99999999) write_date(0+dispaly8); /显示万万 if(data_c9999999) write_date

18、(0+dispaly7); /千万 if(data_c999999) write_date(0+dispaly6); /百万 if(data_c99999) write_date(0+dispaly5); /十万 if(data_c9999) write_date(0+dispaly4); /万 if(data_c999) write_date(0+dispaly3); /千 if(data_c99) write_date(0+dispaly2); /百 if(data_c9) write_date(0+dispaly1); /十 write_date(0+dispaly0); /个 else /溢出时显示错误 write_c