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2011届毕业设计说明书题目:基于单片机的多功能计算器的设计系、部:电气与信息工程系学生姓名:指导教师:职称高级讲师专业:通信技术班级:0801学号:完成时间:2011年5月9号目录摘要1一、系统设计21.1、功能介绍.21.1.1、基本功能.21.1.2、扩展功能.21.2、总体设计方案.21.2.1、总体设计思路.21.2.2、方案论证与比较.21.2.3、系统组成.8二、重要器件的知识介绍82.1、单片机的知识介绍.82.1.1、单片机的主要性能.82.1.2、单片机的功能特性描叙.92.1.3、单片机的内部结构方框图及芯片引脚图.92.1.4、单片机各引脚功能说明.102.1.5、单片机时钟电路.112.1.6、单片机复位电路.122.1.7、单片机下载口电路.12三、软件设计133.1、液晶显示设计.133.2、键盘输入设计.153.3、计算器函数设计.153.4、程序流程图.183.5、程序清单.20产品使用说明21参考文献22附录1、元器件清单23附录2、系统原理图24附录3、实物照片24附录4、程序清单27致谢46摘要本设计采用单片机作为控制芯片,用C语言对其进行编程实现,输入由4*4行列式键盘控制,输出采用人性化的SBY12864K-ZK型液晶实现。该计算器为多功能计算器,在未进行计算时,它是一个万年历时钟,并且带脑钟和星期显示,所以数据均可随时进行校准,校准数据采用的是独立式键盘,是将4*4行列式键盘的一根线拉低,然后读取与这根线交叉的4根线的所处状态来判断按键是否被按下。对于计算这个部分我采用的是行列键盘,10个数字键,一个小数点键,四个符号键,一个多功能键,通过判别该多功能键连续按的次数来决定该键此时的命令。由于C语言库函数繁多,所以我采用调用C语言库函数来解决多种运算类型,这样编程更简单,运行起来也更可靠。关键字:单片机,点阵图形液晶,行列键盘,C语言库函数。AbstractThedesignusesasingle-chipmicrocomputerasthecontrolchip,usingCprogramminglanguageofitsinputfrom4*4matrixkeyboardcontrol,theoutputoftheuseofhumanSBY12864K-ZK-typeliquidcrystaltoachieve.Multi-functioncalculatorforthecalculator,beforethecalculation,itisacalendarclockandbellandweekswiththebrainshowedthattheremayatanytimecalibrationdata,calibrationdataisusedinstand-alonekeyboard,isa4*4matrixkeyboarddownoneline,andthenreadwiththerootofthecross-line4-linestatetodeterminewhichbuttonhasbeenpressed,whichisonlyfourkeysforthethreecalendarbuttoncalibrationandthecontrolofthebrainclock,andtheotherbuttonisusedtoswitchintothemodeofcalculation.ForthispartofthecalculationIusedthekeyboardmatrix,10numerickeys,adecimalpointkey,foursymbolkeys,amulti-functionkeys,multi-functionthroughtheidentificationoftherowbythenumberofkeystodeterminetheorderofthekeyatthistime.Clanguagelibraryfunctionasaresultofmany,soIusedtocallClanguagelibraryfunctiontosolveawiderangeofoperatortypes,suchprogrammingismuchsimpler,itisalsomorereliable.Keywords:Single-chip,dot-matrixgraphicLCD,matrixkeyboard,Clanguagelibraryfunction.一、系统设计1.1、功能介绍1.1.1、基本功能根据所学知识,自行设计一个计算器,要求自行设计供电电源,该计算器能够实现加减乘除四则混合运算,能够实现连续计算。1.1.2、扩展功能(1)、该计算器能够实现浮点数的运算。(2)、该计算器在不进行计算时能够当时钟用,并且该时钟可显示星期和日历,同时能够修改其值。(3)、该计算器能够实现加减乘除以外的其他运算。1.2、总体设计方案1.2.1、总体设计思路本设计主要采用以下基本模块来实现,控制器模块,输入模块,输出模块和电源模块。通过对控制器进行编程。使其对输入模块的信号进行处理计算,然后通过输出模块反馈给使用者以计算结果。1.2.2、方案论证与比较1.2.2.1、控制部分的设计方案论证与选择根据设计要求,控制器主要用于红外信号的接收和辨认、控制步进电机的动作,控制显示步进电机的转速等。对于控制器的选择有以下三种方案。方案一:采用计算器专用芯片实现。用计算器专用芯片进行设计并编程实现。这种设计方案计算效率高、速度快、而且成本也相对较低,是厂家做计算器的最佳方案。但是本人对计算器专用芯片掌握的不够,还不足以实现设计计算器,所以这个方案不可去。方案二:采用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统的控制器。FPGA将所有器件集成到一块芯片上,体积小,节省空间,提高了稳定性;直接面向用户,具有极大的灵活性和通用性,使用方便,硬件测试和实现快捷,开发效率高,工作可靠性好。可以实现各种复杂的逻辑功能,规模大,密度高,采用并行的输入输出方式,系统处理速度高,适合作为大规模实时系统的控制核心。由FPGA内部编程实现计算器功能,本设计对数据处理速度的要求不是很高,FPGA的高速处理的优势得不到充分的体现,由于其集成度高,使其成本偏高,同时由于芯片的引脚较多,实物电路板布线复杂,加重了电路设计和实际焊接的工作。并且FPGA的价格相对较高,性价比太低。方案三、用单片机实现。由于单片机集成了运算器电路、控制电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以及输入/输出口电路等,所以用单片机设计控制电路省去了很多分立元器件。由于单片机是可编程芯片,并且它可以运用C语言编写,对于一些复杂的计算功能,可以调用C语言库函数。使编写程序变得非常简单。所以该课题用单片机实现,不仅功能易于实现,而且精确度高,稳定性好,抗干扰能力强。并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点,且技术比较成熟。性价比也相当高。更重要的是本人经过几年的学习,对单片机已有深刻的理解,并且可以灵活运用。综上所述,并通过各个方面综合比较为达到最佳效果。我们采用方案三利用单片机控制器。1.2.2.3、显示电路的设计方案论证与选择方案一:数码管显示方案。数码管显示使用两个四位一体动态数码管显示方案,此设计电路如图1-1所示。采用动态数码管显示,具有程序简单,对外界环境要求低,易于维护,同时其精度比较高,精确可靠,操作简单。显示直观的特点。但只能显示数字和一些代码,不能显示汉字及一些常用的符号,且硬件设计比较复杂。A11B7C4D2E1F10G5H3112283946JP2Q129012Q179012Q189012Q199012VCCVCCVCCVCCR4910KR5010KR5110KR5310KQ59012Q69012VCCVCCVCCVCCR4210KR4610KR4710KR4810KKBIT1KBIT2KBIT3KBIT4KBIT5KBIT6KBIT7KBIT8A11B7C4D2E1F10G5H3112293846R57Component_1Q39012Q49012D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7图1-1、两个四位一体数码电路图方案二;采用AT1602型液晶显示(一)、基本特性a、显示特性b、物理特性c外形尺寸如图1-2所示图1-2、液晶的外形尺寸(二)、接口定义AT1602与单片机的接口电路如图1-3所示,该液晶有16个引脚,它能显示32个字符,并且硬件电路设计简单,显示美观,但驱动程序相对数码管来说要复杂一些,其次稳定性也不如数码管。而且它只能显示ASCII码,不能够显示汉字,人机交互能力较差。图1-3、AT1602与单片机接口电路方案三:采用汉字图形点阵液晶显示器RT12864显示方案。RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块,可显示汉字及图形。供电电源为3.3V+5V(内置升压电路,无需负压),能采用并行和串行两种通信方式。并有光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等功能。综上所叙,12864的显示效果好、功能齐全,所以我们选用12864液晶显示。其与单片机的接口电路如图1-4所示。图1-4、12864与单片

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