基于51单片机的简易计算器_时间显示(LCD1602显示)

1、课程设计论文说明书题 目：基于单片机简易计算器的设计院 （系）：信息与通信学院专 业： 电子信息工程学生姓名： 丘 译 庆学 号： 0800220223指导教师： 袁 华职 称： 讲 师 2011 年 12 月 18 日 摘 要 简易计算器是一种非常广泛日常工具，对现代社会越来越流行。它可以进行一些简易的计算。本系统提供详细的时、分、秒、年、月、日的时间信息，同时还可进行简易的计算信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。本系统硬件部分由AT89S52单片机、LCD1602液晶屏、键盘、指示灯系统等部分构成。软件部

2、分在keil环境下用C51语言编写，包括时间设置、时间显示、简易计算显示等。关键字：AT89S52；液晶屏LCD1602；键盘 Abstract Simple calculator is a very broad everyday tool for modern society is more and morepopular. It can carry on some simple calculation. This system provides detailed minutes andseconds year month day time information and at the sa

3、me time but also for simplecalculation information but also has time calibration etc. Function. This circuit AT89S52SCM as the core power consumption is small can be in 3 V of low-pressure work voltagecan choose 3 5 V voltage power supply. This system hardware part AT89S52 SCM byLCD1602 LCD screen k

4、eyboard indicator system part. Software in under the environmentof keil with C51 language including time set time display simple calculation shows etc. Inthe programming process found on existing knowledge to finish writing task difficult theteachers and students of help to finish the program part o

5、f the code.Keyword：AT89S52；AT89S52 devices LCD1602 LCD screen keyboard 目 录摘要.1引言 .31 单片机及其应用.31.1 单片机介绍31.2 单片机的应用41.3 AT89S52 单片机42 液晶屏 LCD1602 原理及应用. 72.1 液晶屏 LCD1602 介绍及工作原理. .72.2 液晶屏 LCD1602 的功能及应用73 设计思路、仿真及调试.123.1 设计方法123.2 硬件设计. .12 按键调整电路12 复位电路.13液晶屏 显示电路.13 指示电路.13 键盘的设计.143.2.6 简易计算器的总电

6、路.143.3 软件设计153.4 软件仿真153.5 硬件调试.164 结束语. .17谢辞.18参考文献.19附件.20 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 3 页 共 33 页引言 众所周知单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本设计要制作的就是单片机于生活中最为常见的异种应用简易计算器。本简易计算器 AT89S52

7、单片机作为核心，可以显示简易的计算和时间，时间可以人为设定；另外还可以显示当前的日历，显示格式为年（四位），月（两位），日（两位）。设置时间时的位切换、设定数值、启动定时器、切换日历通过外部中断来实现。简易计算器不仅可以进行简易的计算还可以显示时间。简易计算器显示电路由 LCD1602 组成， 制作一个单片机计时装置需要的材料需要有软硬件的支持，硬件方面 AT89C51 单片机，晶振，电源，液晶屏LCD1602。1 单片机及其应用 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定

8、时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。1.1 单片机介绍： 单 片 微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的

9、发展便分道扬镳 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 4 页 共 33 页 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB板！但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 单片机的硬件特性：单片机集成度高。单片机包括 CPU、4KB 容

10、量的 ROM（8031无）、128 B 容量的 RAM、 2 个 16 位定时/计数器、4 个 8 位并行口、全双工串口行口。系统结构简单，使用方便，实现模块化。1.2 单片机的应用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机

11、应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：（1）在智能仪器仪表上的应用（2）在工业控制中的应用（3）在家用电器中的应用（4）在计算机网络和通信领域中的应用（5）单片机在医用设备领域中的应用（6）在各种大型电器中的模块化应用（7）单片机在汽车设备领域中的应用 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。1.3 AT89S52 单片机 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash存储器。使用 Atmel

12、公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 5 页 共 33 页 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S5

13、2 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 主要性能 1、与 MCS-51 单片机产品兼容 2 、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器 3 、1000 次擦写周期 4 、全静态操作：0Hz33Hz 5 、三级加密程序存储器 6 、32 个可编程 I/O 口线 7 、三个 16 位定时器/计数器 8、八个中断源 9、全双工 UART 串行通道 10、 低功耗空闲和掉电模式 l 1、掉电后中

14、断可唤醒 l 2、看门狗定时器 l3、 双数据指针 l4、 掉电标识符 引脚结构 P0 P0 口： 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 6 页 共 33 页逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 P0flash 编程时， 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输

15、出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在 flash 编程和校验时，P1口接收低 8 位地址字节。 引脚号第二功能 P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用）

16、 P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVXDPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。在

17、flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。 引脚号第二功能 P3.0 RXD（串行输入） P3.1 TXD（串行输出） P3.2 INT0外部中断 0 P3.3 INT0外

18、部中断 0 P3.4 T0（定时器 0 外部输入） P3.5 T1（定时器 1 外部输入） 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 7 页 共 33 页 P3.6 WR外部数据存储器写选通 P3.7 RD外部数据存储器写选通 RST: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR地址 8EH上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在flash 编

19、程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1”，ALE 操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52 从外部程序存储器执

20、行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 flash 编程期间，EA 也接收 12 伏 VPP 电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2 LCD1602 的原理及其应用2.1 液晶屏 LCD1602 的介绍：LCD1602已很普遍了，具体介绍我就不多说了，市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780液晶芯

21、片的，控制原理是完全相同的，因此 HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型 LCD 通常有14条引脚线或16条引脚线的 LCD，多出来的2条线是背光电源线 VCC15脚和地线 GND16脚，其控制原理与14脚的 LCD 完全一样。2.2 液晶屏 LCD1602 的功能及应用 1602LCD 采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据 桂林电子科技大课程设计（论文）专用纸 第 8 页 共 33 页2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL

22、液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 背光源正极8 D1 数据 16 BLK 背光源负极表10-13：引脚接口说明表第1脚：VSS 为地电源。第2脚：VDD 接5V 正电源。第3脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。第4脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时

23、进行写操作。当 RS 和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。第6脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。10823 1602LCD 的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表10-14所示：序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 桂林电子科技大课程设计（论文）

24、专用纸 第 9 页 共 33 页2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 显示开/关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址10 写数到 CGRAM 或 DDRAM）1 0 要写的数据内容11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容表10-14：控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H光标复位到地址00H 位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不