单片机原理及应用课程设计简易计算器

单 片 机 原 理 课 程课 程 设 计题 目 简易计算器 院 （系） 信息工程学院 专 业 班 级 计算机科学与技术 2 班 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 计算机应用实验室 指 导 教 师 起止时间： 2014 年 6 月 3 日至 2013 年 6 月 14 日安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 2简易计算器摘 要当 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 还 是 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 。 本 设 计 是 由 单 片 机 的 最 小 系 统 、 外 接 蜂 鸣 器 进 行 发 生 控 制 、4*4 的 矩 阵 键 盘 作 为 输 入 设 备 、 LCD 显 示 器 作 为 输 出 设 备 。本 系 统 就 是 实 现 +、 -、 *、 /、 清 屏 的 2 位 数 的 基 本 运 算 ， 运 算 结 果 用液 晶 进 行 显 示 。关键词 : 单 片 机 ； LCD 显 示 器 ； 矩 阵 键 盘安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 3Simple calculatorAbstractTodays society, with the continuous improvement of peoples material life, electronic products has entered every household, whether life or learning, or entertainment and recreation almost everything is inseparable from electronic products, large, complex calculation ability is not up to the human brain, and relatively easy to get wrong. Calculator as a quick general computing tools make it easy to use for the user. The calculator is one of our most intimate electronic partner. This design is the minimum system by single chip microcomputer and external buzzer control, 4 * 4 matrix keyboard as an input device, LCD display as the output device.This system is to implement the +, -, *, /, the basic operation of clear screen, operation result with LCD display.Key Words：Matrix keyboard; Single chip microcomputer; LCD display;安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 4目 录1 绪 论 .11.1 设计目的 .11.2 设计任务 .12 方案设计及工作原理 .22.1 总体设计方案 .23 硬件设计 .33.1 按键模块 .33.2 LCD 显示模块 .33.3 蜂鸣器发生模块 .44 软件设计 .64.1 软件流程图 .64.1.1 按键模块设计流程图 .64.1.2 显示模块流程图 .74.1.3 计算模块程序流程 .85 实验环境和测试 .95.1 C51 单片机软件开发系统 Keil .95.2 proteus 的操作 .95.3 实物焊接过程中出现的问题 .105.4 仿真测试结果 .10结 论 .12致 谢 .13安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 5参考文献 .14附 录 .15安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 111 绪 论1.1 设计目的通过本次项目设计，应用所学相关知识资料，来完成简易计算器的设计，以达到理论与实际更好相结合进一步提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于 51 单片机的嵌入式系统有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.2 设计任务在本次的项目设计中，主要完成如下的设计任务：1、简要阐述单片机技术发展的国内外现状及 LCD 动态显示和矩阵键盘 基本原理。2、掌握 51 单片机系列某种产品的最小电路及外围扩展电路的设计方 法。3、完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定； 4、用软件完成原理电路图的绘制；5、实现+、-、*、%的基本运算，运算结果用液晶进行显示。安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 222 方案设计及工作原理2.1 总体设计方案根据功能和指示要求，本系统选用 51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围电路接口 实现计算的设计。具体如下： 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（09） 、符号键（+、-、*、/） 、清除键和等号键，故采用 4*4 按键。 3、 执行程序：开机显示字符串，等待键入数值，当键入数值，通过 LCD 显示，当键入+、 -、* 、 /时计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值并等待执行等号程序。 整个系统可分为三个主要的功能模块：一、实时键盘扫描；二、数据转换成显示器显示；三、显示器的动态显示。其系统结构框图如下图 2.1 所示。图 2.1 系统结构框图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 333 硬件设计3.1 按键模块键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备， 用户通过按键向单片机输入指令和数据。键盘控制程序需完成的任务有：检查是否有按键按下,有键按下时,如无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法消除按键抖动；当有多个按键按下时,只响应一个按键，不管持续多长时间，仅执行一次按键功能程序。现用矩阵按键用作计算器的键盘，其结构图如 3.1 所示。图 3.1 矩阵按键结构图3.2 LCD 显示模块本电路采用的是 LCD 液晶显示输出数据。液晶显示器 LM016L 液晶显示器 如下图 3.2 所示。图 3.2 液晶显示图安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 441602 字符型 LCM 有 16 个引脚，具体功能如下。VSS 为电源负极，VCC 接 5V 电源正极。V0 为液晶显示器对比度调整端，接电源正极时对比度最弱，接电源负极时对比度最高。RS 为寄存器选择， “1”选择数据寄存器；“0”选择命令/状态寄存器。RW 为读写操作选择， “1”进行读操作， “0”进行写操作。E 端为使能端，高电平时读取信息，负跳变时执行指令。D0D7 为 8 位双向数据端。向 LCD 传输数据或指令。A 为背光接正极 ，K 为背光接负极。3.3 蜂鸣器发生模块当有键按下时单片机就会发声，其利用的是蜂鸣器发生原理，如下图 3.3所示。图 3.3 蜂鸣器发生图蜂鸣器的三要素：频率、周期和方波。首先通过声音的频率 f,求出对应的周期 T，然后知道对应的方波。具体发生操作如下：给端口高电平；延时半个周期。给端口低电平；延时半个周期。此四句话是蜂鸣器保持发声的充要条件，如果缺少一句或是两句，即打破上述平衡，蜂鸣器就不能正常工作。因此，可以利用这一原理使蜂鸣器间断发声。安徽新华学院信息工程学院单片机原理课程设计 553.4 总设计图根据对以上各部分的描述，把他们连接在一起，形成总设计图,如下图 3.4所示。图 3.4 总设计图该总设计图主要包括最小