毕业论文基于单片机的电子计算器

1、毕业论文题目：基于单片机的电子计算器学校：安徽工贸职业技术学院专业：电子与信息工程系班级：机电 5 班学号： 2011350501指导老师：刘旭摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的 发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能 强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特 点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用 于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及 家用电器等各个领域，作为微型机的一个主要分支，单片机在结构上的最大特点是把 CPU 、RAM 和 ROM 存储器、 定时器和多种 I/O 接口电路 集成在一块超大规模集成电路芯片上。从

2、它的组成和功能来 看，一块单片机芯片其实就是一台计算机。本次设计是采用 MSC-51 单片机来设计的四位数计算器 , 采 用 C 语言进行程序编写实现计算器功能。外接4X4 的键盘，通过键盘扫描来完成输入数的控制，利用驱动电路使数值与 结果在七段共阴极数码管上正常显示，并设有清零键可随时 完成计算与显示的清零。计算器将完成的0 至 9999 整数的一次加 /减/乘 /除运算。执行过程如下：开机即显示 0，等待键入数值，当输入数字，将通过数码管 显示出来，在输入、 -、* 、/运算符之后，计算器在内部执 行数值转换和存储，并等待再次输入数值，当在键入数值后 将显示键入的数值，按等号就会在数码管上

3、显示运算结果。关键词：单片机 计算器 C 语言 键盘扫描 。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。英文摘要In recent years, as computer penetration in the social field andlarge-scale development of integrated circuits, microcontrollerapplications are continually deepening, because of its powerfulfunction, small size, low power consumption, cheap, reliable,eas

4、y to use, etc. therefore particularly suitable for systems withcontrol of more and more widely used in automatic control,intelligent instruments, meters, data acquisition, militaryproducts and home appliances fields,As one of the main branch of microcomputer, microcontroller inthe structure of the b

5、iggest feature is the CPU, RAM and ROMmemory, timer and multiple I / O interface circuit integrated ona VLSI chip. The composition and function from its point ofview, a single chip is actually a computer.This design is the use of MSC-51 microcontroller to design thefour-digit calculator, using C pro

6、gramming language to achievecalculator functions. 4X4 external keyboard, the keyboard scanto finish by the number of control values and make the drivecircuit to the cathode results in a total of seven-segment digitaltube display properly, and has cleared at any time to completekey calculation and di

7、splay clear. Calculator to complete aninteger from 0 to 9999 plus / minus / multiply / divide.Implementation of the process is as follows:Power is displayed 0, waiting type value, when the inputnumbers, will come out through the digital display, the input+,-,*,/ operator, the calculator in the inter

8、nal implementation ofthe numerical conversion and storage, and wait for the re-enterthe value, when Type the value in the type of value will bedisplayed by an equal sign will be displayed in the digitalcontrol operation results.Key words: SCM calculator keyboard scan C language 。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。前言计算器：一般

9、是指“电子计算器” ，该文是由日文传入中国。 计算器是能进行数字运算的手持的机器，拥有电子集成芯 片，结构简单，功能较弱，但由于它使用方便，价格低廉， 因而广泛使用商业交易中，也是必备的办公用品之一。计算 器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和 一些外围设备。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 随着科学技术的不断发展及计算器使用的普及，人们发现在 工业控制中，有很多时候需要在恶劣的环境中进行各种数据 的采集， 运算和控制。 本设计是由单片机实现模拟的计算器， 它不仅能实现数据的加减乘除的运算，而且能使数据及其运 算结果显示在数码管上，能实现 0255 的数字四则运算，本 设计是由 AT89

10、C51 单片机来控制的，利用键盘和 LCD1602 设计一个简单的电子计算器，软件部分是由汇编语言来编 写，可以完成简单的加减乘除运算。并将结果在 LCD1602 上显示出来。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。目录第一章 绪论1.1 研究背景1.1.1 单片机发展现状 1.1.2 计算器系统的现状 1.1.3 选题意义及现状 1.2 设计概要1.2.1 设计任务1.3 设计思路1.3.1 系统总体的模块图 第二章 硬件设计2.1 键盘输入模块的设计 2.2 LCD 显示模块的设计 2.3 电源模块的设计 2.4 时钟电路的模块设计 2.5 复位电路的模块设计 第三章 软件设计3.1 计算器的软件规划 3

11、.2 键盘扫描的程序设计 3.3 显示模块的程序设计 3.4 主程序的设计 3.5 系统的总框图 结束语 致谢 附录一 实物图 总结 参考文献第一章绪论1.1 研究背景 随着社会的发展，科学的进步，人们生活逐渐提高，尤其是 微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的发展变化，电子产品 的更新速度就不足惊奇了，计算器在人们的生活中是比较常 见的电子产品之一，如何让计算器技术更加成熟，充分利用 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。己有的软件和硬件条件，来设计出更出色的计算器，使其能 够为各个行业服务，如今成为了电子领域的重要研究课题。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.1.1 单片机发展现状 我国开始使用单片机是在 1982

12、年，在短短的五年里发展迅 速，当今世界各大芯片制造公司都推出自己的单片机，从 8 位， 16 位和 32 位等，但它们各具特色，互成互补。单片机： 亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是由中央处理器（ CPU），随机存取存储器（ RAM ） ,只读存储器（ ROM ）， 输出 /输出端口（ I/O ）等主要计算机功能部件集成在一块集 成电路芯片上的微型计算机。截止今日，单片机应用技术飞 速发展，我们上网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上 万个介绍单片机的网站，自单片机发展至今，单片机技术已 走过近 20 年的发展路程，纵观单片机的发展历程来看，单 片机的技术发展，以微处理器（ MPU ）技术及

13、超大规模集成 电路技术的发展为先导，以广泛应用领域拉动，表现出微处理器更具个性的发展。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1.2 计算器系统的现状计算器是由存储器、键盘和机器等设备组成，键盘是计算器 的输入部件，一般采用接触式或传感式。为减小计算器的尺 寸，一键一般有多个功能，显示器是计算器的输出部件，有 发光二极管显示器或液晶显示器等，除了显示计算的结果 外，还常溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换 器或电池，电池可用交流转换器或太阳转换器在充电，为了 省电节能，计算器都采用了 CMOS 工艺制作的大规模电路 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2 设计概要1.2.1 设计任务1 了解单片机基本原理2

14、学习电子计算器的制作基本原理3. 熟练的掌握 PROTEL 软件4. 会用 kell 编程，具有一定的编程能力5. 制作电子计算器硬件6. 撰写毕业论文1.3 设计思路1.3.1 系统总体模块1.1 总体模块图如下第二章硬件设计2.1 键盘模块的设计 。2.1.1 键盘布局7 8 9 4 5 6 123-CL 0 = +矩阵按键扫描程序是一种节省 IO 口的方法 ,按键数目越多节省 IO 口就越可 观。键盘部分可以使用 4*4 键盘模组模组可以大大的缩小设计的体积， 也使设计 实物更加的美观，同时 PCB 的布线也更加的简单。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2.1.2 键盘扫描模块设计原理图图 2.1

15、.2 4*4 键盘2.1.3 原理说明 键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备， 用户通 过键盘向单片机输入数据或指令。键盘控制程序需完成的任 务有：监测是否有键按下，有键按下时，在无硬件去抖的动 电路时，应用软件延时方法消除按键抖动影响；当有多个键 同时按下时， 只处理一个按键， 不管一次按键持续多长时间， 仅执行一次按键功能程序。本设计采用键盘扫描由 P0 口驱 动。 4*4 键盘设计方案，键盘部分布线较为困难，在设计之 初本采用 4*4 的键盘模组，不仅方便，布线也快，但是 4*4 键 盘 模 组 较 难 买 到 。 所 以 最 后 采 用 16 颗 规 格 为 （0.6cm*0.6

16、cm= 边长 * 宽）。满足设计要求的所有功能。 籟丛妈 羥为贍偾蛏练淨2.2 显示模块的设计2.2.1 显示模块的原理图图 2.2.1 画好的显示板原理图2.3 电源模块的设计图 3-13 开关电源模块电源部分采用开关电源设计， 并有整流作用， 接入电源可 以不用注意极性， 接入电源为 DC +6V ，输出也可以调压 （通 过调节变阻器 W1 的阻值）。在无输出时，按下 S2， C4 正 极点为高电位，给 Q2 基极以高电位， Q2 导通，使 Q1 基极 低电位， Q1 导通。 VCC 输出。 VCC 输出，通过 W1 ，给 Q2 高电位，Q2 持续导通， 通过 R5 给 Q3 基极高电位，

17、 Q3 导通。 C4 正极低电位。 若 VCC 过载， 电源自动关断。 VCC 有输出， 再次按下 S2，电源关断。此电源的优点为：可过载保护，不 用注意输入电源的极性。可调电压，精准输出。按钮控制， 更方便。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.4 时钟电路的模块设计2.4.1 原理图如图 3-6 为时钟电路模块的设计原理图图 2.4.1 时钟电路图4.4.1 原理说明单片机的最小系统有三部分组成， 即电源， 时钟电路和复 位电路。其中单片机的电源引脚与 5V 电源连通即可，而时 钟电路和复位电路还需接口扩展，这也是单片机的基本电路 操作。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信

18、号， 时序是指 令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如同一个复 杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应 在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。在 STC89C52 单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外 通过 XTAL1 和 XTAL2 引脚接入定时控制元件 （ 晶体振荡器 和电容 ），即可构成一个稳定的自激振荡器。在STC89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容。 在单片 机的 XTAL1 脚和 XTAL2 脚之间并接一个晶体振荡器就构成 了内部振荡方式。 STC89C52 单片机内部有

19、一个高增益的反 相放大器， XTAL1 为内部反相放大器的输入端， XTAL2 为 内部反相放大器的输出端，在其两端接上晶振后，就构成了 自激振荡电路，并产生振荡脉冲，振荡电路输出的脉冲信号的频率就是晶振的固有频率。在实际应用中通常还需要在晶 振的两端和地之间各并上一个小电容。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。用晶振和电容构成谐振电路。 电容大小与晶振频率和工作 电压有关。但电容的大小影响振荡器的稳定性和起振的快速 性，为了提高精度，本实验板采用 20pF 的电容作为微调电 容。在设计电路板时，晶振、电容等均应尽可能靠近芯片， 减小分布电容，以保证振荡器振荡的稳定性。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.5 复位

20、电路模块的设计。4.5.1 原理图如图 3-7 为复位电路模块的设计原理图C6CDRESETR2Res21KS18SW SPSTVCC图 3-7 上电手动复位电路原理图4.5.2 原理说明复位是单片机的初始化操作，其目的是使 CPU 和系统中 各部分处于一个确定的状态，并从这一状态开始工作。系统 上电路或死机后都要进行复位操作。 单片机的 RST 引脚为复 位引脚，振荡电路正常工作后， RST 端加上持续两个机器周 期的高电平后， 单片机就被复位。 复位电路有 3 种基本方式： 上电复位，开关复位和看门狗复位。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。本课题采用按键开关复位是指通过接通按钮开关， 使单片 机进入

21、复位状态。开关复位电路一般不单独使用。在应用系 统设计中，若需使用开关复位电路，一般的做法是将开关复 位与上电复位组合在一起形成组合复位电路，上电复位电路 完成上电复位功能，开关复位电路完成人工复位。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃 氈淚。图中 C7 与 R1 构成了上电复位电路。上电复位后，电源经 R2 对 C6 充满电源， C6 等效于开路， RESET 端为低电平； 单片机正常工作。按开关后， C6 两端电荷经 R2 迅速放电， 开关断开后，由 C6、 R2 及电源完成对单片机的复位操作。 在上述电路中 C6、R2 按上电复位电路的设计而取值。复位电路的作用非常重要，能否成功复位关系但单片机系统能 否正常运行的问题。如果振荡电路正常而单片机系统不能正 常运行，其主要原因是单片机没有完成正常复位，程序计数 器的值没有回 0，特殊功能寄存器没有回到初始状态。这时 可以适当地调整上电复位电路的阻容值，增加其充电时间常 数来解决问题。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。第三章 软件设计3.1 计算器的软件规