简易计算器课程设计报告

1、 信息与电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第 二学期）课程名称 ： 单片机课程设计 题 目 ： 简易计算器的设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2012年 6 月 21 日目 录一、课程设计目的3二、课程设计正文3 2.1、设计所需器材3 2.2、设计任务和要求3 2.3、设计方案42.3.1、硬件设计41.STC90C52AD说明42.数码管说明5 3.晶体振荡电路设计6 4.数码管和位选设计6 5. 复位设计 7 6.蜂鸣器电路设计 8 7.矩阵键盘的设计82.3.2、软件设计9 2.4、软硬件调试19三、课程设计总结

2、19四、参考文献20附录一、系统原理图21附录二、PCB图22课程设计评语及成绩23一、课程设计目的1熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性及控制方法。3通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。4通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。二、课程设计正文2.1 设计所需器材电阻： 1K (8个) 0.330k(8个) 10k(1个) 按键开关：17个极性电容(1个 10uf)非极

3、性电容：30pf（5个）晶振：6MHZ（1个）三极管：PNP(1个) NPN（2个）共阴极数码管：2个蜂鸣器：1个底座：DIP40（1个）DIP16(1个)万能电路板：1个芯片：STC90C52AD（1片） MAX232(1片) ,74HC573(片) 发光二极管：3个接线端子：1个2.2 设计任务和要求课程设计任务要求做一个简易数字计算器。设计的主要内容是采用STC90C51AD作为控制单元，实现简易计算器功能。原始数据及主要任务：设计一个以MCS-51单片机为核心的简易计算器系统。能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，用2个数码管显示运算结果。若进行除法运算，则小数点保留1位显示。

4、如果除数为0，则清0显示，且蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。主要任务：（1）确定总体设计方案；（2）2位数码管显示电路设计，4*4按键电路设计，报警电路设计；（3）设计硬件电路原理图和PCB图，绘制软件程序流程图，编写程序；（4）软硬件联机调试。技术要求：以MCS-51单片机为核心，主机用P1口接4*4矩阵按键；P0口用作数码管段码接口，P2端口用作数码管位码选通接口和蜂鸣器电路接口。2.3设计方案简易数字计算器设计，主要的部分是STC90C52AD，编写程序，实现软硬结合，能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，且具备清零功能。6个数字键，6个功能键。进行除法运算时，小数点保留1

5、位显示。如果除数为0，则清0显示，蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。可扩展计算连续功能，数据溢出清0显示，蜂鸣器响，按下任意键后，蜂鸣器停止。2.3.1硬件设计1.STC90C52AD说明AT89C51的引说明和功能说明如下：XTAL1 ：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。 XTAL2 ：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。 RST ：STC90C52AD的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此

6、引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。 P0口(P0.0P0.7)是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。 P2口(P2.0P2.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。每一个引脚可以推动4个LSTL负载。 P1口(P1.0P1.7)口是具有内部

7、提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。 P3口(P3.0P3.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。2. 数码管LED显示器由8段发光二极管组成，排列成8字形状，称为8段LED显示器，器件内部接线图如图所示：为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。简易计算器用到的数字09的共阴极字形代码如下表

8、：显示字符012345+-*/段码3FH06H5BH4FH66H6DH70H40H76H49H3. 晶体振荡电路设计图2.3-2 晶体振荡电路采用12MHZ的晶振,接在芯片的18,19引脚上。在复位端口加低电平。4. 数码管和位选设计图2.3-3 数码管和位选电路需要显示时间选用共阴极的数码管是三极管驱动，接有1000欧姆的保护电阻而成的两个数码管在显示时需要选通，采用STC90C52AD的P0口作为位选信号的输出端，高电平有效。由于P0口有8个输出端，当端口为高电平使对应的数码管选通。共阴极的数码管是低电平有效，所以采用NPN的三极管。5. 复位设计复位键直接加在单片机的复位端，当按键S1被

9、按下时，系统复位。图2.3-4 复位电路6.蜂鸣器电路设计 图2.3-5 蜂鸣器电路蜂鸣器接在P3.5口上，当触发时P3.5产生低电平使其导通，蜂鸣器响，报警。7.矩阵键盘的设计图2.3-6 矩阵键盘开关接在P1口上，P1.0P1.7，按键按下后相应的按键由高电平变为低电平，P1.0P1.3为行。2.3.2软件设计 系统程序:# include<stdio.h> # include<reg52.h> # include<absacc.h> # include<intrins.h># include<math.h>#define uin

10、t long#define uchar unsigned char/ '0' '1' '2' '3' '4' '5''6' '7' '8' '9''-'uchar zixing11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;uchar zixing110=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;

11、 /float num,a_chufa;uint op=0; /用来存储加、减、乘、除、清零，操作符uint preop=20; /操作符记忆,记忆一次按下的操作符uint first=0; /前一个数值uint second=0; /按键输入数值uint result=0; /执行运算后的结果uint key=12; /读取的键值float disp=0; /显示的数值sbit s0=P22; /蜂鸣器接P口sbit s1=P07; /小数点亮灭控制P口void display(); /显示子程序uchar kbscan(void); /键盘扫描子程序void yunsuan(void);

12、/运算子程序void d1ms(int n); /延时子程序void sound(void); /*-主程序-*/ void main(void)uchar i,j=0;P0=0xc0; /数码管显示数值清零while(1) /主循环display(); /读取键值d1ms(1); /延时1msif(key>=0&&key<=5) / 按键为05，读取数值并显示secondsecond=key;disp=second; display();key=12;if(preop=55)/等号结束后，输入新数字。清零各项preop=20;d1ms(1);else if(key

13、>=6&&key<=9) /按键为69,调用四则运算 op=key;if( (key=6)|(key=7) )key=12;/ + -elsekey=13;yunsuan();display();else if(key=10) /键值为10时为C/ON键disp=0;display();first=0; / 清零，恢复初始状态second=0;op=0;result=0;preop=20;key=12;else if(key=11) /键值为11时，为等号op=key;yunsuan();d1ms(1);display();second=0;op=0;preop=5

14、5; /表示清除操作符记忆key=12;for(i=0;i<200;i+);/*-四则运算子程序-*/ /*改过 再看一遍*/void yunsuan(void)if(op!=0)switch(preop)case 6: /加法result=first+second;first=result;disp=result; preop=op;op=0;second=0;break;case 7: /减法result=first-second;first=result;disp=result;preop=op;op=0;second=0;break;case 8: /乘法result=first

15、*second; / 0first=result;/ 0disp=result;/ 0preop=op;/ 8op=0;if(key=12)/ + - second=0;elsesecond=1; break;case 9: /除法if(second=0)/除数为零，清零，蜂鸣器响disp=100;sound();elsea_chufa=(first*10*0.1)/second; first=a_chufa;disp=a_chufa;preop=op;op=0;if(key=12)/ + - second=0;elsesecond=1; break;case 20:/初次运行执行这里，没有操

16、作符记忆时(什么叫初次运行)preop=op;first=second;if(key=12)/ + - second=0;elsesecond=1;op=0;break;default:/其他，请按键输入数字preop=op;second=0;op=0;break; /*-显示子程序-*/void display()uint buf1,buf2,a,b;float k=0.0;key=kbscan();k=disp;if(k<0&&k>-10)k=-k;P2=0xfe;P0=zixing10;d1ms(1);P2=0xff;P2=0xfd;P0=zixing(int

17、)k;d1ms(1);P2=0xff; else if(k>=0&&k<10)/有小数时a=(int)(k*100)%10;/第二位小数数值b=(int)(k*10)%10; /第一位小数数值buf1=(int)k;if(a>=5)buf2=b+1;else buf2=b;if(a!=0|b!=0)P2=0xfe;P0=zixing1buf1;d1ms(1);P2=0xfd;P0=zixingbuf2;d1ms(1);else P2=0xfd;P0=zixingbuf1;d1ms(1);else if(k>=10&&k<=99)/两

18、位数时buf1=(int)k/10;buf2=(int)k%10;P2=0xfe;P0=zixingbuf1;d1ms(1);P2=0xfd;P0=zixingbuf2;d1ms(1);else if(k>=100|k<=-10) /超出显示范围报错P2=0xfd;P0=0x86;sound();/void d1ms(int n)int i;for(;n>0;n-)for(i=0;i<250;i+);/uchar kbscan(void)uchar value=12,temp;P1=0xfe;/扫描第一行temp=P1;temp=temp&0xf0;if(tem

19、p!=0xf0)d1ms(5);if(temp!=0xf0)switch(temp)case 0xe0: value=3;break;case 0xd0: value=2;break;case 0xb0: value=1;break;case 0x70: value=0;P1=0xfd;/扫描第二行temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) d1ms(5);if(temp!=0xf0) switch(temp)case 0xe0: value=7;break;case 0xd0: value=6;break;case 0xb0: value=5;brea

20、k;case 0x70: value=4;break; P1=0xfb;/扫描第三行temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) d1ms(5);if(temp!=0xf0) switch(temp)case 0xe0: value=11;break;case 0xd0: value=10;break;case 0xb0: value=9;break;case 0x70: value=8;break; return value;/*-发声子程序-*/void sound(void)s0=0;while(!s0)key=kbscan();d1ms(1);if

21、(key<14)s0=1; 2.4、软硬件调试系统调试：根据系统设计方案，本系统的调试共分为两大部分：硬件调试，软件调试。（1）硬件调试 对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。首先用数字万用表对实物板上的各元器件进行测试，在测试过程中，检验出一些错误，如数码管的引脚接错了，导致数码管无法显示，将数码管各引脚正确焊接后，数码管正常工作。（2）软件调试软件调试采用单片机仿真器keil uVision及protus，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。再进行仿真，检验各个子程序是否正确执行，和硬件模块的协调性。由于能力有限，程序中仍然存在如下BUG，不能进行连续除法，尚未实现加减法和乘除法之间的混合运算，错误报警后按运算符号键结束警报三、课程设计总结为之两周的单片机课程设计即将结束，在这两周的时间我学会很多东西，明白了很多道理。一开始的自认为课设题目很简单，到动手时的