毕业论文---计算器模拟系统的设计与制作.doc

本科毕业设计论文 题目：计算器模拟系统的设计与制作 作者姓名作者姓名 指导教师指导教师 专业班级专业班级 学学 院院 提交日期提交日期 2011 年 6 月 10 日 浙江工业大学本科毕业设计论文浙江工业大学本科毕业设计论文 计算器模拟系统的设计与制作计算器模拟系统的设计与制作 作者姓名：作者姓名： 指导教师：指导教师： 浙江工业大学成教学院浙江工业大学成教学院 20102010 年年 6 6 月月 Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technology for the Degree of Bachelor Design of calculator imitatesand Student: Wu Le-ping Advisor: Fan Lingzhi Adult education college Zhejiang University of Technology Jun 2011 浙浙 江江 工工 业业 大大 学学 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专 业 班 级 学生姓名 一设计（论文）题目：一设计（论文）题目： 计算器模拟系统的设计与制作 二原始资料：二原始资料：1、郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程J.电子工业出版社，2009.1；.2、林 jie.单片机应用实例与开发M.西安电子科技大学出版，2009.4；3、边海龙.单片机开发与典型工程 项目实例详解J.电子工业出版社，2008.2：；4、于永.51 单片机 C 语言常用模块与综合系统设计J. 电子工业出版社，2008.5；5、张义和.例说 51 单片机(C 语言版)M.人民邮电出版社，2010.12 三设计（论文）要求：三设计（论文）要求： 1、计算器能显示 8 位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0” ，其余位全部不显示 2、具有 44 键盘，分别表示 09、/ 、和清零键 CL，输入的数字从设计的键盘 输入；3、可对两个无符号数进行加、减、乘、除运算，并显示计算结果。4、结果溢出时发出“嘀” 报警声。5、制作出实物，写出合格的毕业论文。 四毕业设计（论文）内容：四毕业设计（论文）内容： 1 设计（论文）说明书（根据大纲要求） 一份 2 设计（论文）图纸 单片机简易计算器原理图 五毕业设计（论文）工作期限：五毕业设计（论文）工作期限： 任务书发给日期 2011 年 4 月 25 日 设计（论文）工作自 2011 年 4 月 25 日 至 2011 年 6 月 10 日 指导教师 系主任 主管院长 i 计算器模拟系统的设计与制作 摘摘 要要 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 是生活或学习，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。而计算器是人们日常非常熟悉的一款电子产品，本设计着重在于分析计 算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分 析和研究， 单片机已逐渐成为电子产品研制和开发中首选的控制器，它的应用越来越成为人 们关注的焦点，本设计基于 STC89C51 单片机以及 MAX7219 数码管显示驱动来设计 简易计算器。通过其他外围模块电路的设计，电源模块，单片机程序下载模块，蜂鸣 器驱动模块，单片机最小系统的设计，MAX7219 驱动电路，组成简易计算器。论文从 设计要求出发，通过对每个方案的分析和研究，最终确立最佳方案。论文分析简易计 算器模拟系统的设计过程，每个硬件模块的设计详情以及软件部分的设计详情，来阐 述整个设计。最终根据设计方案，制作出实物。 关键词：关键词：单片机 STC89C51 MAX7219 数码管 ii DESIGN OF CALCULATER IMITATESAND AbstractAbstract Is social nowadays, continuously raise along with peoples physical life, the electronics product has already walked into all families, regardless is life or study, is still that amusement and amusement almost and all everything can not get away from an electronics product, the large and complicated calculation ability is a person brain not competent for of, and a little bit easily come amiss.The calculator is a kind of quickly in general use calculation tool convenience the customers use.But the calculator is a style of electronics product that acquaint with really everyday of people, this design emphasizes to lie in analyze calculator software and development process in of the link and the step, and from practiced experience to set out to do a detailed analysis and research to the calculator design, The list slice machine has already become an electronics product to develop gradually and develop medium head the controller for choosing, its application more and more becomes the focus that people pay attention to, this design according to STC89 C51 list slice the machine and MAX7219 figures tube shows to drive to design simple calculator.Pass the design of other outer circle mold piece electric circuits, the power mold piece, the list slice machine procedure downloads a mold piece, the buzzer drives a mold piece, list the design of the slice machines minimum system, the MAX7219 drives electric circuit and constitutes simple calculator.The thesis requests to set out from the design, passes the analysis to each project and research and finally establishes the best project.The thesis is analytical the simple calculator imitate the design process of system, the design detail of each hardware mold piece and the design detail of the software part, elaborate the whole design.Finally according to the design project, create a real object. Keyword:Single-chip MCU STC89C51 MAX7219 Nixie tubu iii 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACTABSTRACTII 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1.1 研究单片机简易计算器的意义.1 1.2 计算器的发展趋势.1 1.3 本文研究思路与安排.2 第二章第二章 计算器模拟系统的设计与制作总体方案计算器模拟系统的设计与制作总体方案 3 3 2.1 使用到的工具软件.4 2.2 多个方案的对比.4 第三章第三章 核心部分硬件仿真核心部分硬件仿真 5 5 第四章第四章 模块电路设计详解模块电路设计详解 7 7 4.1 电源部分的设计.7 4.2 程序下载模块的设计.8 4.3 单片机最小系统的设计10 4.4 时钟电路模块的设计。12 4.5 复位电路模块的设计。13 4.6 键盘扫描模块的设计。14 4.7 显示电路模块的设计16 4.8 更好的解决方案18 第五章第五章 硬件整体设计硬件整体设计 2020 第六章第六章 软件部分的总体设计软件部分的总体设计 2020 第七章第七章 程序分模块设计程序分模块设计 2121 iv 7.1 程序头21 7.2 延时子程序的设计21 7.3 键盘扫描子程序22 7.4 数据发送子程序23 7.5 数据显示子程序27 7.6 主函数28 第八章第八章 总结与展望总结与展望 2929 参考文献参考文献 3030 致致 谢谢 3131 附录附录 1.1.硬件仿真图硬件仿真图3232 附录附录 2.2.硬件原理图和硬件原理图和 PCBPCB 图图3434 附录附录 3.3.制作好的实物制作好的实物3636 附录附录 4.4.程序清单程序清单3737 浙江工业大学本科毕业设计论文 1 第一章第一章绪绪 论论 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 是生活或学习，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。计算器是人们普遍拥有电子产品之一。本设计着重在于分析计算器软件 和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。 单片机已逐渐成为电子产品研制和开发中首选的控制器，它的应用越来越成为人 们关注的焦点，51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。该 系列单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展，8031 单片 机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的 8 位单片机之一，51 单片机是基础入门 的一个单片机，还是应用最广泛的一种。 本系统就是充分利用了 51 单片机的 I/O 引脚。本设计基于 STC89C51 单片机以及 MAX7219 数码管显示驱动来设计简易计算器，周边硬件环境设计有 STC51 系列单片 机的程序下载模块,电源模块等。 1.11.1 研究单片机简易计算器的意义研究单片机简易计算器的意义 单片机已逐渐成为电子产品研制和开发中首选的控制器，它的应用越来越成为人 们关注的焦点，计算器在日常生活中是比较常见的电子产品之一。用单片机来实现计 算器的基本功能这一课题不仅能与生活实际相结合，又能很好的验证我们的基础知识 和动手能力。也是对整个大学所学习的知识的一个总结和回顾。 1.21.2 计算器的发展趋势计算器的发展趋势 计算器只是简单的计算工具，有些机型具备函数计算功能，有些机型具备一定的 贮存功能，但一般只能存储几组数据。计算机能够实现数据的录入、处理、存储和输 出，但它所以 中国古老的计算器-算盘 它不能自动地实现这些操作过程，必须由人来操作完成。现在使用的计算器大部 分都是由一块 IC 和一块 LCD 显示屏，再加上电源模块就可以完成复杂的运算。运行 在计算机里的编写好的程序有更好的人机交互界面，更强大的计算能力，还可以完成 一些特殊的运算，比如数制的转换，复杂函数运算，甚至连很多软件都带有计算功能， 比如 OFFICE 办公软件等等。同时，移动设备如手机，平板电脑都可以应用相关应用 浙江工业大学本科毕业设计论文 2 程序，或者本身有相关功能。也可以进行一些简单或者复杂的运算。 如今，掌上计算器也朝着更小型化，更多功能用途，更智能化发展，而且价格更 便宜，连手机也有相关应用程序可使用。 1.31.3 本文研究思路与安排本文研究思路与安排 本设计采用 STC89C51 作为设计的硬件基础，STC89C51 与 MCS-51 单片机产品兼 容、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、1000 次擦写周期、全静态操作： 0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32 个可编程 I/O 口线、三个 16 位定时器/计数器八 个中断源、全双工 UART 串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看 门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。完全符合设计所需的硬件标准。 P1 口作为显示接口和 AT89S51 系列的 ISP，我们预留了两排的接插件，一排用于 显示接口，使用 3 个 I/O 口（P1.0，P1.1，P1.2,），加上 VCC，GND 电源端用于驱动 显示板显示所显示的内容。 P3 口主要用于 STC 系列单片机的 ISP，和驱动蜂鸣器的的发声。其他 I/O 口闲置。 P0 口加上 103(10K)上拉电阻，用于驱动键盘，进行键盘识别扫描。 P2 口在设计中没有分配应用，但是预留接插件，以便扩展使用。 设计有针对于 STC51 系列单片机的程序下载模块。 设计有电源模块和蜂鸣器驱动模块。 时钟信号采用 12MHZ 的晶振，因为未接外部 ROM，所以 EA 脚接高电平，复位 电路使用的是上电复位，同时加上手动复位。主板的硬件设计。 由于考虑到显示的稳定性,硬件资源占用等因素，显示板采用 MAX7219 驱动两个 四位七段共阴数码管作为显示板。 浙江工业大学本科毕业设计论文 3 第二章第二章计算器模拟系统的设计与制作总体方案计算器模拟系统的设计与制作总体方案 设计要求基于 51 单片机设计出简易计算器系统，于是预选用 STC89C51，如果内 部 ROM 不足，可选用 STC89C51 或者其他兼容型号单片机。因为设计的是简易计算器 系统，于是需要键盘输入，所需键位为 4*4 键盘，于是可以使用 4*4 矩阵式键盘，由 一个 I/O 口来驱动。结果的显示采用两个四位七段数码管来实现，可满足要求，显示 驱动可使用 74LS244，MAX7219，单片机最小系统设计比较固定，不需要更改太多， 同时设计的时候，可以进行一些扩展，比如加入 STCISP 功能。 本设计采用 STC89C51 作为设计的硬件基础，STC89C51 与 MCS-51 单片机产品兼 容、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、1000 次擦写周期、全静态操作： 0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32 个可编程 I/O 口线、三个 16 位定时器/计数器八 个中断源、全双工 UART 串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看 门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。完全符合设计所需的硬件标准。 P1 口作为显示接口和 AT89S51 系列的 ISP，我们预留了两排的接插件，一排用于 显示接口，使用 3 个 I/O 口（P1.0，P1.1，P1.2,），加上 VCC，GND 电源端用于驱动 显示板显示所显示的内容。 P3 口主要用于 STC 系列单片机的 ISP，和驱动蜂鸣器的的发声。其他 I/O 口闲置。 P0 口加上 103(10K)上拉电阻，用于驱动键盘，进行键盘识