基于.单片机的lcd1602的多功能计算器

...wd......wd......wd...单片机原理与应用技术课程设计基于51单片机的多功能计算器机电工程学院电子信息工程1班：20134081006指导教师：邵海龙职称：讲师完成日期：2015年9月22日评定成绩：关键词：单片机；液晶显示；计算器；目录引言………………………….31单片机及其应用……………………...3.1.1单片机介绍………………31.2单片机的应用……………41.3STC89C52单片机…………42液晶屏LCD1602原理及应用……………………....52.1液晶屏LCD1602介绍及工作原理…....…………………..52.2液晶屏LCD1602的功能及应用…………53设计思路、仿真及调试……………...73.1设计方法…………………73.2硬件设计…………………….………….73.2.1复位电路……………………….....73.2.2液晶屏LCD1602显示电路…...…………………83.2.34*4键盘的设计……………….....93.2.5多功能计算器的总电路............................................103.3软件设计……………………103.4软件仿真…………………173.5硬件调试……………………..…………..184完毕语……………………..…………..18谢辞…………..……………...18参考文献………..………….191单片机及其应用1.1单片机介绍单片机〔Microcontrollers〕是一种集成电路芯片，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/计数器等功能1.2单片机的应用STC89C52是STC公司推出的一款超强抗干扰，加密性强，在线可编程，高速，低功耗CMOS8位单片机。片内含8kbytes的可反复擦写Flash只读程序存储器和256bytes的随机数据存储器〔RAM〕，器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS－51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器〔CPU〕和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。1.3STC89C52单片机3.2STC89C52外部构造及特性其外形封装有两种方式：双列直插式40脚封装〔DIP〕和方形44脚封装〔PLCC〕，直插式40脚封装〔DIP〕和外部总线构造如图2和图3所示：图3.1STC89C52引脚排列图3.2外部总线STC89C52的4个8位I/O口的功能说明如下：〔1〕P0口：P0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flash编程时，P0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。〔2〕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〕和定时器/计数器2的触发输入〔P1.1/T2EX〕。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。〔3〕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MOVX@DPTR〕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。〔4〕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〕。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3口亦作为AT89C52特殊功能〔第二功能〕使用，如下所示：P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外部中断0输入口)P3.3INT1(外部中断1输入口)P3.4TO(定时器0外部输入)P3.5TI(定时器1外部输入)P3.6WR(外部数据存储器写选通信号)P3.7(外部数据存储器读选通信号)3.3STC89C52内部组成STC89C52单片机在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、看门狗和多种功能的I/O口设备的等，相当于一台计算机所需要的根本功能部件。STC89C52单片机内包含的具体局部如下：一个8位CPU。一个片内振荡器及时钟电路。8KBFlash程序存储器。256BRAM数据存储器。三个16位定时器/计数器。可寻址64KB的外部数据存储器和64KB的外部程序存储器空间的控制电路。32条可编程的I/O线〔4组8位并行I/O端口〕。一个可编程全双工串口通信。8个中断源、两个优先级嵌套中断构造。STC89C52单片机的框图如图3.3所示，各功能部件由内部总线连接在一起。图3.3STC89C52单片机框图2液晶屏LCD1602原理及应用2.1液晶屏LCD1602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液晶芯片的，控制原理是完全一样的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大局部的字符型液晶。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VCC(15脚)和地线GND(16脚)2.2液晶屏LCD1602的功能及应用5.2.11602LCD液晶显示屏1602LCD显示屏是一种工业字符型液晶，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，目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全一样的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大局部的字符型液晶。1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比方大写的英文字母“A〞的代码是01000001B(41H)，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A〞。其管脚功能表和存放器选择控制表如表5.1和表5.1所示：表5.1管脚功能表引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源〔+5V〕3V0液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接地电源时比照度最高〔比照度过高时会产生“鬼影〞，使用时可以通过一个10K的电位器调整比照度〕。4RSRS为存放器选择，高电平1时选择数据存放器、低电平0时选择指令存放器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进展读操作，低电平(0)时进展写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三态、双向数据总线0位〔最低位〕8DB1底4位三态、双向数据总线1位9DB2底4位三态、双向数据总线2位10DB3底4位三态、双向数据总线3位11DB4高4位三态、双向数据总线4位12DB5高4位三态、双向数据总线5位13DB6高4位三态、双向数据总线6位14DB7高4位三态、双向数据总线7位〔最高位〕〔也是busyflag〕15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极表5.2存放器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令存放器〔去除屏等〕01读busyflag〔DB7〕，以及读取位址计数器〔DB0~DB6〕值10写入数据存放器〔显示各字型等〕11从数据存放器读取数据3设计思路、仿真及调试3.1设计方法本电路设计采用STC89C51单片机为核心，利用晶振产生频率为1HZ的时钟脉冲信号，利用液晶屏LCD1602显示计算器，通过对STC89C51单片机的编程控制液晶屏LCD1602的显示。显示计算和简易计算的信息同在LCD1602.3.2硬件设计本系统以STC89C51单片机为核心，本系统选用12MHZ的晶振，使单片机有合理的运行速度。起振电容30pf对振荡器的频率上下，振荡器的稳定性和起振的快速性影响较适宜，复位电路为按键高电平复位。3.2.1复位电路为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一局部，复位电路的根本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延迟才撤销复位，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。当单片机的复位引脚出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。所以复位引脚的电容大一点没多大关系，顶多是复位时间长一点；但如果电容太小，高电平持续时间太短，则单片机无法正常复位，就不能工作，电容通常取10UF或22UF，铝电解电容即可。单片机的复位电路在刚接通电时，刚开场电容是没有电的，电容内的电阻很低，通电后，5V的电源通过电阻给电解电容进展充电，电容两端的电会由0V慢慢的升到4V左右〔此时间很短一般小于0.3秒〕，正因为这样，复位脚由低电位升到高电位，引起了内部电路的复位工作；当按下复位键时，电容两端放电，电容又回到0V了，于是又进展了一次复位工作。电路图如图5.1。图5.1复位电路3.2.2液晶屏LCD1602显示电路3.2.34*4键盘的设计其功能如下3.2.5多功能计算器的总电路............................................143.3软件设计程序如下：#include<reg51.h>#definelcd1602_DATAPINSP0#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitlcd1602_E=P2^7;sbitlcd1602_RS=P2^6;sbitlcd1602_RW=P2^5;ucharcodedigit[]={"0123456789+-x/=."};ucharcodekey_code[]={0xd7,0xee,0xde,0xbe,0xed,0xdd,0xbd,0xeb,0xdb,0xbb,0x7e,0x7d,0x7b,0x77,0xb7,0xe7};ucharcodestr[]="InputData:";ucharkey;voiddelay1ms(ucharc)//误差0us{uchara,b; for(;c>0;c--) { for(b=199;b>0;b--) { for(a=1;a>0;a--); } } }voidlcdwritecom(ucharcom){lcd1602_E=0; lcd1602_RS=0; lcd1602_RW=0; lcd1602_DATAPINS=com; delay1ms(1); lcd1602_E=1;delay1ms(5); lcd1602_E=0; }voidlcdwritedata(unsignedchardat){lcd1602_E=0; lcd1602_RS=1; lcd1602_RW=0; lcd1602_DATAPINS=dat; delay1ms(1); lcd1602_E=1;delay1ms(5); lcd1602_E=0;}voidinit(){lcdwritecom(0x38); lcdwritecom(0x0c); lcdwritecom(0x06); lcdwritecom(0x01); lcdwritecom(0x80);}voidkey_scan(){ucharscan1,scan2,keycode,i;P1=0xf0;scan1=P1;if((scan1&0xf0)!=0xf0) {//判断是否按键delay1ms(15);//延时消陡scan1=P1;if((P1&0xf0)!=0xf0) {P1=0x0f;scan2=P1;keycode=scan1|scan2;}for(i=0;i<16;i++) {if(keycode==key_code[i]) {//查表得键值key=i;}}}else{P1=0xff;//P1口写1，输入状态}}voidmain(){uchari; ucharx,y,sign=0; ucharflag; inta,b;P1=0xff;//写1，读状态delay1ms(15);init(); lcdwritecom(0x80);for(i=0;i<16;i++) {lcdwritedata(str[i]);delay1ms(10);}lcdwritecom(0xc0);delay1ms(5);//lcdwritedata('0');while(1) {P1=0xf0;if((P1&0xf0)!=0xf0) {delay1ms(15);if((P1&0xf0)!=0xf0){key_scan(); if(key<=9) {if(sign==0) { lcdwritedata(digit[key]); if(x==0) a=key; if(x==1) a=a*10+key; if(x==2) a=a*10+key; x++;} else { lcdwritedata(digit[key]); if(y==0) b=key; if(y==1) b=b*10+key; if(y==2) b=b*10+key; y++;}delay1ms(200); } if(key==15) { lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200);} if((key==10)||(key==11)||(key==12)||(key==13)||(key==14)) { if(key==10) { sign++; flag=1; lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200);} elseif(key==11) { sign++; flag=2; lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200);} elseif(key==12) { sign++; flag=3; lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200);} elseif(key==13) { sign++; flag=4; lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200);} elseif(key==14){ sign=0; lcdwritedata(digit[key]); delay1ms(200); switch(flag) { case1:a=a+b;break; case2:a=a-b;break; case3:a=a*b;break; case4:a=a/b;break; } if(a>0&&a<10) { lcdwritedata(digit[a%10]);} if(a>9&&a<100) { lcdwritedata(digit[a/10]); lcdwritedata(digit[a%10]);} if(a>99&&a<1000) { lcdwritedata(digit[a/100]); lcdwritedata(digit[a/10%10]); lcdwritedata(digit[a%10]);} if(a>999&&a<10000) { lcdwritedata(digit[a/1000]); lcdwritedata(digit[a%1000/100]); lcdwritedata(digit[a%1000/10%10]); lcdwritedata(digit[a%10]);}}} }}}}3.4软件仿真在硬件设计完成后，利用软件进展仿真，以尽可能减少做板子的次数，这次我采用了protues软件进展仿真如图多功能计算器的的显示3.5硬件调试……………………..…………..164完毕语在用单片机实现多功能计算的设计中使用了STC89C51，LCD1602及其4*4键盘的使用，在设计过程中我通过在网上和图书馆查阅资料，收集了相关的单片机和液晶屏LCD160