电子设计基于STC89C52RC单片机简易计算器设计

1、电子设计鉴于STC89C52RC单片机简单计算器设计电子设计鉴于STC89C52RC单片机简单计算器设计电子设计鉴于STC89C52RC单片机简单计算器设计电子设计实验名称：鉴于STC89C52RC单片机的简单计算器设计姓名：_学号：指导老师：目录一、可行性研究.3二、方案述42.1、功能介4基本功能.4扩展功能.42.2、整体设计方案.5整体设计思路.5方案论证与比较.6系统构成.7三、详尽设计.121.各个模块设计.12输入模块：键盘扫描.13运算模块：单片机控制.14显示模块：LCD1602显示.15162.硬件电路设计.硬件连结.163.元件的介绍17STC89C52单片机构成.17复

2、位和复位电路.18LCD1602显示器.194.PCB设计以及结果显示.22五、总结24附录主要程序代码.25一、设可行性分析：1.2.1经济可行性因为但是实验性质的编程，所以在设计和开发都不需要过多的经费，但是系统投入运转此后，硬件保护和耗资所造成的耗资是必然的，但是数量也不会很大。所以经过初步分析，经济上基本上是可行的1.2.2技术可行性在技术方面，因为都学习了C语言，硬件课程设计等课程，关于开发语言c语言也有必然的掌控能力，应当可以达成相应的任务。1.2.3运转可行性该成就简单易操作，特别简单使用。1.2.4法律可行性因为我们需要达成的功能相对简单，没有太多波及到很专业方面的内容，更没有

3、计划将系统利用到商业用途，所以不存在侵权或许版权纠葛方面的问题。1.2.5结论该系统的软硬件都比较简单理解和实现，所以，拥有实现一计算器的可行性。二、设计方案简述2.1功能概括系统基本功能：1）因为设计的计算器要进行四则运算，为了获得较好的显示见效，经综合分析后，最后采纳LCD显示数据和结果。2）采纳键盘输入方式，键盘包含数字键（09）、符号键（+、-、）、除掉键(onc)和等号键（=），故只要要16个按键即可，设计中采纳集成的计算键盘。（3）在履行过程中，开机显示零，等候键入数值，当键入数字，经过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部履行数值变换和储蓄，并等候再次键入数值，

4、当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。4）错误提示：当计算器履行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算获得的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。扩展功能：加上括号的混淆运算2.2整体设计思路本设计主要采纳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。经过对控制器进行编程。使其对输入模块的信号进行办理计算，此后经过输出模块反应给使用者以计算结果。LCD显示晶振电路4*4键盘STC89C52单片机复位电路线路原理框图方案论证与比较控制部分的设计方案

5、论证与选择依据设计要求，控制器主要用于红外信号的接收和鉴别、控制步进电机的动作，控制显示步进电机的转速等。关于控制器的选择有以下三种方案。方案一：采纳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。这类设计方案计算效率高、速度快、并且成本也相对较低，是厂家做计算器的最正确方案。但是自己对计算器专用芯片掌握的不够，还不足以实现设计计算器，所以这个方案不可以去。方案二：采纳FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA将全部器件集成到一块芯片上，体积小，节俭空间，提升了坚固性；直接面向用户，具有极大的灵便性和通用性，使用方便，硬件测试和实现快捷，开发效率高，工作靠谱性好。可以实现各

6、样复杂的逻辑功能，规模大，密度高，采纳并行的输入输出方式，系统办理速度高，合适作为大规模及时系统的控制核心。由FPGA内部编程实现计算器功能，本设计对数据办理速度的要求不是很高，FPGA的高速办理的优势得不到充分的表现，因为其集成度高，使其成本偏高，同时因为芯片的引脚好多，实物电路板布线复杂，加重了电路设计和实质焊接的工作。并且FPGA的价钱相对较高，性价比太低。方案三、用单片机实现。因为单片机集成了运算器电路、控制电路、储蓄器、中止系统、准时器/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好多分立元器件。因为单片机是可编程芯片，并且它可以运用C语言编写，关于一些复杂的计算功能

7、，可以调用C语言库函数。使编写程序变得特别简单。所以该课题用单片机实现，不只功能易于实现，并且精准度高，坚固性好，抗搅乱能力强。并且因为其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等长处，且技术比较成熟。性价比也相当高。更重要的是自己经过几年的学习，对单片机已有深刻的理解，并且可以灵便运用。综上所述，并经过各个方面综合比较为达到最正确见效。我们采纳方案三利用单片机控制器。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向数码管显示方案，此设计电路以以下列图。采纳动向数码管显示，拥有程序简单，对外界环境要求低，易于保护，同时其精度比较高，精准靠谱，操作简单。显示直观的特色。

8、但只好显示数字和一些代码，不可以显示汉字及一些常用的符号，且硬件设计比较复杂。方案二;LCD1602显示器所谓1602是指显示的内容为16*2,即可以显示两行，每行16个字符。当前字符液晶绝大部分是鉴于HD44780液晶芯片的，控制原理是完满同样的，所以鉴于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于大部分的字符型液晶。字符型LCD1602平常有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VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完满同样，引脚定义以下表所示：HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存

9、待显示的字符代码。共80个字节，其地点和屏幕的对应关系以下表：HD44780的指令集1.清屏指令功能：除掉液晶显示器，马上DDRAM的内容全部填入空白的ASCII码20H;光标归位，马上光标撤回液晶显示屏的左上方;将地点计数器(AC)的值设为0。2.光标归位指令功能：把光标撤回到显示器的左上方;把地点计数器(AC)的值设置为0;保持DDRAM的内容不变3.进入模式设置指令功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符能否挪动。参数设定的状况以下所示：位名设置I/D0=写入新数据后光标左移1=写入新数据后光标右移S0=写入新数据后显示屏不挪动1=写入新数据后显示屏整体右移

10、1个字4.显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/封闭以及光标能否闪耀。参数设定的状况以下：位名设置D0=显示功能关1=显示功能开C0=无光标1=有光标B0=光标闪耀1=光标不闪耀5.设定显示屏或光标挪动方向指令功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的状况以下：S/CR/L设定状况00光标左移1格，且AC值减101光标右移1格，且AC值加110显示器上字符全部左移一格，但光标不动11显示器上字符全部右移一格，但光标不动6.功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的状况以下：位名设置DL1=0=数据总线为数据总线为8位4位N0=显示1行1=显示2行F0=5

11、7点阵/每字符1=510点阵/每字符7.设定CGRAM地点指令功能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地点。8.设定DDRAM地点指令功能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地点。(注意这里我们送地点的时候应当是0 x80+Address，这也是前面说到写地点命令的时候要加上0 x80的原由)9.读取忙信号或AC地点指令功能：读取繁忙信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，临时没法接收单片机送来的数据或指令;当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;读取地点计数器(AC)的内容。数据写入DDRAM或CGRAM指令一览功能：将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符

12、;将使用者自己设计的图形存入CGRAM。11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览功能：读取DDRAM或CGRAM中的内容。基本操作时序：读状态输入：RS=L，RW=H，E=H输出：DB0DB7=状态字写指令输入：RS=L，RW=L，E=降落沿脉冲，DB0DB7=指令码输出：无读数据输入：RS=H，RW=H，E=H输出：DB0DB7=数据写数据输入：RS=H，RW=L，E=降落沿脉冲，DB0DB7=数据输出：无2.2.2.3、键盘设计方案与选择方案一：独立键盘。独立键盘为一端接地，另一端接I/O口，并且要接上拉电阻。这类键盘的硬件都很简单实现，但每一个按键就要用一个I/O口，合适本次设计

13、。方案二：经过PS2协义,用键盘同单片机相接，进而实现单片机与键盘通讯。其电路以以下列图。此刻PC机宽泛采纳的PS/2接口为miniDIN6引脚的连结器。1数据线（DATA）；未用；3电源地（GND）；4电源（+5V）；5时钟（CLK）；6未用。由此图可知,使用键盘硬件构造比较简单,但键盘的体积太大,所以此系统不采纳此方案。方案三：自制编码键盘。编码键盘的电路以以下列图，这类键盘有编程简单，占用资源少，但其硬件比较复杂，要用好多的二极管，不是很理想。方案四：4*4矩阵式键盘。其电路图以以下列图，这类键盘的硬件简单，使用的I/O口也不多，并且这类键盘的编程方法已很成熟。本次设计也可以采纳这类矩阵

14、式键盘。其电路图如图主体设计部分：（1）、系统模块图：单片机输入模块运算模块显示模块（2）、算术运算程序流程图：开始判断运算符？加乘除减YY判断结果溢出？除数为0？NN错误信息送显示缓冲数值送显示缓冲（3）、系统总流程图：开始初始化参数初始化LCD显示有否有键值？Y读取键码N数字键清零键功能键依据前一次功能键和输入键入数值状态清零的数据计算结果本次功能键？YN结果送显示缓冲结果送显示缓冲等候数值键入等候数值键入结果送显示缓冲数值送显示缓冲等候数值键入LCD显示4）、硬件设计：（一）、整体硬件设计：本设计采纳AT89C51单片机为主控单元；显示部分：采纳LCD静态显示；按键部分：采纳4*4键盘；

15、用MM74C922为4*4键盘扫描IC，读取输入的键值。整体设计见效以以下列图：（二）、单片机接口电路说明：1、手动上电复位电路：当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作时期，按下S，C放电。S放手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。2、内部时钟模式电路：当单片机工作于内部时钟模式的时候，只要在XTAL1和XTAL2引脚连结一个晶体振荡器或许陶瓷振荡器，并接两个电容后接地即可，在使用时关于电容的选择有必然的要求：当外接晶体振荡器的时候，电容

16、值一般选择C1=C2=30+10pF或30-10pF；当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=40+10pF或40-10pF；3、STC89C52介绍：STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，拥有8K在系统可编程Flash储蓄器。在单芯片上，拥有灵便的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统供给高灵便、超有效的解决方案。拥有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，位I/O口线，看门狗电路，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位准时器/计数器，一个6向量2级中止构造，全双工串行口。其余STC89X5

17、2可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。安闲模式下，CPU停止工作，赞成RAM、准时器/计数器、串口、中止连续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机全部工作停止，直到下一此中止或硬件复位为止。最高运作频次35Mhz，6T/12T可选。和atmel的比较STC89C52RC单片机:8K字节程序储蓄空间；字节数据储蓄空间；内带4K字节EEPROM储蓄空间;可直接使用串口下载；AT89S52单片机:8K字节程序储蓄空间；字节数据储蓄空间；没有内带EEPROM储蓄空间;4、LCD1602介绍：1602采纳标准的16脚接口，此中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD

18、接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器比较度调整端，接正电源时比较度最弱，接地电源时对比度最高（比较度过高时会产生“鬼影”，使用时可以经过一个10K的电位器调整比较度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极602LCD的特色n+5V电压，比较度可调n内含复位电路n供给各样控制命令,如：清屏、字符闪耀、光标闪耀、显示移位等多种功能n有

19、80字节显示数据储蓄器DDRAMn内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROMn8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM读的时候，先读左侧那列，再读上面那行，如：痛惜号！的ASCII为0 x21，字母B的ASCII为0 x42（前面加0 x表示十六进制）1602经过D0D7的8位数据端传输数据和指令。显示模式设置：(初始化)001100000 x38设置162显示，57点阵，8位数据接口；显示开关及光标设置：(初始化)00001DCBD显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪耀(1有效)000001NSN=1(读或写一个字符后地点指针加1&光标加1)，N=0(读或写一个字

20、符后地点指针减1&光标减1)，S=1且N=1(当写一个字符后，整屏显示左移)s=0当写一个字符后，整屏显示不挪动数据指针设置：数据首地点为80H，所以数据地点为80H+地点码(0-27H，40-67H)其余设置：01H(显示清屏，数据指针=0，全部显示=0)；02H(显示回车，数据指针=0)。（三）、键盘接口电路：计算器输入数字和其余功能按键要用到好多按键，假如采纳独立按键的方式，在这类状况下，编程会很简单，但是会占用大批的I/O口资源，所以在好多状况下都不采纳这类方式，而是采纳矩阵键盘的方案。矩阵键盘采纳四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线构成键盘，专家线和列线的每个交叉点上设置一个按

21、键。这样键盘上按键的个数就为44个。这类队列式键盘构造能有效地提升单片机系统中I/O口的利用率。矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图1所示：一般有16个键构成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这类形式在单片机系统中也最常用。图1矩阵键盘布局图矩阵键盘内部电路图如图2所示：（四）、LCD显示模块：本设计采纳LCD液晶显示器来显示输出数据。经过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同样的功能或显示相应数据。图5LCD模块（五）运算模块（单片机控制）：MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、准时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本

22、功能零件。假如按功能区分，它由以下功能零件构成，即微办理器（CPU）、数据储蓄器（RAM）、程序储蓄器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、准时器/计数器、中止系统及特别功能寄存器（SFR）。单片机是靠程序运转的，并且可以改正。经过不同样的程序实现不同样的功能，特别是特其余独到的一些功能，经过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高靠谱性！所以我们采纳单片机作为计算器的主要功能零件，可以很快地实现运算功能。PCB设计：1、实验现象、数据记录数码显示及运算最多九位显示及运算当高出时溢出显示五、总结在实验中碰到了这样那样的问题，软件的编写中使得c语言的应用更为娴熟；在硬件的实现中

23、又出现了软件和硬件不一致的问题，本实验我做了两次，第一次的时候STC89C52单片机的P2口的P2.0P2.7分别对应连结到LCD1602的D7D0口，这就使得在写程序的时候需要把全部读写的数据以及地点都按位取反，改写程序比较复杂，最后调试失败，又改变了硬件电路。最后成功；本次设计不论在软件，或是在硬件方面都让我得益匪浅，让我所学的知识得以应用到实践，经过此次创新性实验，也令我看到了好多的不足，在实验中的一些程序不可以够及时编写正确，需要很长时间的设计。硬件中我对单片机实验板上的好多硬件不是很清楚，使得在下载程序后，又进行了很长时间的调整。六、主要程序代码Key.C#include#defin

24、eucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineKEYDATAP1ucharkey;uchardis_buff;voidDelay1(uintx)uinti,j;for(i=0;ix;i+)for(j=0;j4)|0 xf0);if(temp=1)key=0;elseif(temp=2)key=1;elseif(temp=4)key=2;elseif(temp=8)key=3;elsekey=16;KEYDATA=0 x0f;Delay1(1);temp=KEYDATA;temp=temp&0 x0f;temp=(temp|0 xf0);if(te

25、mp=1)key+=12;elseif(temp=2)key+=8;elseif(temp=4)key+=4;elseif(temp=8)key+=0;elsekey=16;if(key16)dis_buff=key;returndis_buff;ucharKeyDown(void)ucharkeyFlag;uchartemp;KEYDATA=0 xf0;if(KEYDATA!=0 xf0)temp=KEYDATA;Delay1(200);if(temp=KEYDATA)keyFlag=1;elsekeyFlag=0;elsekeyFlag=0;returnkeyFlag;1602.C#inc

26、lude#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrs=P25;sbitrw=P26;sbite=P27;sbitbf=P07;voiddelay1ms(void)uchari,j;for(i=0;i10;i+)for(j=0;j33;j+);voiddelay(ucharn)uchari;for(i=0;in;i+)delay1ms();ucharBusyTest(void)bitresult1;rs=0;rw=1;e=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result1=bf;e=0;r

27、eturnresult1;voidWriteCommand(ucharcommand)while(BusyTest()=1);rs=0;rw=0;e=0;_nop_();_nop_();P0=command;_nop_();e=1;_nop_();e=0;voidWriteAddress(ucharaddr)WriteCommand(addr|0 x80);voidWriteData(uchard)while(BusyTest()=1);rs=1;rw=0;e=0;_nop_();P0=d;e=1;_nop_();e=0;voidLcdInit(void)delay(15);WriteComm

28、and(0 x38);delay(5);WriteCommand(0 x38);delay(5);WriteCommand(0 x38);delay(5);WriteCommand(0 x06);delay(5);WriteCommand(0 x01);delay(5);WriteCommand(0 x0c);delay(5);WriteCommand(0 x0e);delay(5);Main.c#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharposition=0 x00;ucharstring30;/寄存输入的表达式uch

29、arcodewarn=ERROR;ucharcodenum=q,7,4,1,0,8,5,2,=,9,6,3,s,k,c,j;ucharCurtime7=50,15,13,7,5,1,8;ucharopr15;/操作符intopt15;/操作数uchariopt,iopr;/记录操作数和操作符数组的下标bitflag=0;/标志能否输入“（”操作符longresult=0;循环嵌套ucharpp;/记录表达式的字符地点bitequal=0;/标志能否开始计算intop=0;/用来记录合成的数值bitnormal=1;/用来记录能否正常，正常就进行运算，不然停止运算ucharoperate;/用来

30、标志操作数和操作符的货仓bitequalFlag=0;/用来标志等号能否按下，按下此后为1相当于清屏ucharshift=0;/shift键sbitm1=P37;sbitm2=P36;sbitm3=P35;/用来表记shift键能否按下，按下则灭ucharpzp=0;/用来保留改正状态低等号的地点ucharWriteAddress(ucharaddr);ucharWriteData(uchard);ucharWriteCommand(ucharcommand);voidLcdInit();ucharKeyDown(void);ucharKeyScan(void);voidInit(void)i

31、nti;position=0 x00;for(i=0;i30;i+)stringi=a;flag=0;pp=0;equal=0;normal=1;shift=0;opr0=0;iopt=0;iopr=0;pzp=0;op=0;voidDisplayNumble(longnumble)/显示结果，把结果变换为字符串形式在输出ucharnumx8=a,a,a,a,a,a,a,a;uchari=1,j=0 x42;LcdInit();WriteCommand(0 x0c);/关光标显示WriteAddress(0 x40);WriteData(=);if(numble0)numxi=numble%1

32、0;i+;numble=numble/10;i=i-1;while(numxi!=a)WriteAddress(j+);WriteData(numxi+0 x30);i-;voidDisplayError(void)uchari;i=0;normal=0;while(warni!=0)/显示错误WriteAddress(0 x40+i);WriteData(warni);i+;voidCalculate(void)intm;switch(opriopr%10)case0:flag=1;break;/计算case1:m=opt-iopt+opt-iopt;optiopt+=m;break;cas

33、e2:m=optiopt-2-optiopt-1;iopt=iopt-2;optiopt+=m;break;case3:m=opt-iopt*opt-iopt;optiopt+=m;break;case4:m=optiopt-2/optiopt-1;if(optiopt-1=0)DisplayError();elseiopt=iopt-2;optiopt+=m;break;voidInsertOpr(ucharoperate)reentrantif(operate/10opriopr/10|operate=10)opr+iopr=operate;elseif(iopr!=0)Calculate

34、();if(operate=15)iopr-;if(flag=0)InsertOpr(operate);elseflag=0;/用来使递概括束elseif(iopr=0)iopr+=1;opriopr=operate;ucharKeyChar(void)ucharch;ucharn=KeyScan();if(shift!=2)switch(n)case0:if(shift=0)ch=q;/q表示除掉elsech=w;break;/w表示改正case12:shift=(shift+1)%3;ch=m;break;case13:if(shift=0)ch=(;elsech=);break;case

35、14:if(shift=0)ch=*;elsech=/;break;case15:if(shift=0)ch=+;elsech=-;break;default:ch=numn;break;elsech=t;returnch;voidWriteNum(ucharnum,ucharadd)WriteAddress(add);WriteData(num/10+0 x30);/显示数字WriteAddress(add+1);WriteData(num%10+0 x30);voidDisplay()WriteNum(Curtime6,0 x00);WriteAddress(0 x02);WriteDat

36、a(-);WriteNum(Curtime4,0 x03);WriteAddress(0 x05);WriteData(-);WriteNum(Curtime3,0 x06);WriteAddress(0 x09);WriteData(D);WriteAddress(0 x0a);WriteData(a);WriteAddress(0 x0b);WriteData(y);WriteNum(Curtime5,0 x0d);WriteNum(Curtime2,0 x44);WriteAddress(0 x46);WriteData(:);WriteNum(Curtime1,0 x47);Write

37、Address(0 x49);WriteData(:);WriteNum(Curtime0,0 x4a);voidmain(void)Init();LcdInit();while(1)switch(shift)case0:m1=1;m2=0;m3=0;break;case1:m1=0;m2=1;m3=0;break;case2:m1=0;m2=0;m3=1;break;if(shift!=2)if(KeyDown()=1)ucharch;ch=KeyChar();if(ch!=t)if(ch!=)/为按下键记录表达式if(equalFlag=1)/进行过运算此后，再运算则初始化Init();LcdInit();equalFlag=0;if(ch!=m&ch!=q&ch!=w)/m模式选择、q除掉键,w改正键stringpp+=ch;if(pp-pzp=1)pzp=pp;WriteAddress(position);position+=1;if(position=15)Write