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基于51单片机的计算器论文.doc
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基于51单片机的计算器论文.doc
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I
摘 要
近几年单片机技术的发展很快,其中电子产品的更新速度迅猛。计算器是日
常生活中比较的常见的电子产品之一。如何才能使计算器技术更加的成熟,充分
利用已有的软件和硬件条件,设计出更出色的计算器呢。
本设计是以 AT89S52 单片机为核心的计算器模拟系统设计,输入采用 4×4
矩阵键盘,可以进行加、减、乘、除 4 位带符号数字运算,并在 LCD1602 上显示
操作过程。
科技的进步告别了以前复杂的模拟电路,一块几厘米平方的单片机可以省去
很多繁琐的电路。现在应用较广泛的是科学计算器,与我们日常所用的简单计算
器有较大差别,除了能进行加减乘除,科学计算器还可以进行正数的四则运算和
乘方、开方运算,具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能。
计算器的未来是小型化和轻便化,现在市面上出现的使用太阳能电池的计算器,
使用 ASIC 设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,未来的智能化计算器
将是我们的发展方向,更希望成为应用广泛的计算工具。
关键词:计算器;LCD1602;89c51 单片机
II
目录
摘 要 ..................................................................................................................................................I
第一章 设计要求与方案论证..........................................................................................................1
1.1 设计要求:........................................................................................................................1
1.2 系统基本方案选择和论证................................................................................................1
1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证............................................................................1
1.2.2 显示模块选择方案和论证....................................................................................1
1.3 电路设计最终方案决定....................................................................................................1
第二章 系统的硬件设计与实现......................................................................................................2
2.1 电路设计流程图................................................................................................................2
2.2 系统硬件概述....................................................................................................................2
2.3 主要单元电路的设计........................................................................................................3
2.3.1 单片机主控制模块的设计....................................................................................3
2.3.2 显示模块的设计....................................................................................................3
2.3.3 按键模块的设计....................................................................................................6
第三章 系统的软件设计..................................................................................................................8
3.1 主程序:.............................................................................................................................8
第四章 指标测试............................................................................................................................15
4.1 测试仪器..........................................................................................................................15
4.2 硬件测试..........................................................................................................................15
4.3 软件测试..........................................................................................................................15
4.4 测试结果分析与结论......................................................................................................15
4.4.1 测试结果分析......................................................................................................15
4.4.2 测试结论..............................................................................................................16
作品总结..........................................................................................................................................17
参考文献..........................................................................................................................................18
附录一 系统电路图........................................................................................................................19
附录二 Proteus 仿真图.................................................................................................................20
附录三 系统原理图........................................................................................................................21
附录四 实物图................................................................................................................................22
附录五 系统程序............................................................................................................................23
1
第一章 设计要求与方案论证
1.1 设计要求:
1. 显示上,相加结果显示要考虑进位的输出显示;输入加数和被加数(减数和
被减数、乘数和被乘数、除数和被除数)时,显示器上显示的数字要像平时
用的计算器输入一样。
2. 注意对“0”-“9”、“+”、“-”、“*”、“/”、“=”以外按键输入的处理。
1.2 系统基本方案选择和论证
1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证
采用 STC89C51 芯片作为硬件核心,采用 Flash ROM,内部具有 4KB ROM 存储
空间,能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于拔
插会对芯片造成一定的损坏。
片内 ROM 全都采用 Flash ROM;能以 3V 的超底压工作;同时也与 MCS-51 系
列单片机完全该芯片内部存储器为 8KB ROM 存储空间,同样具有 STC89C51 的功
能,且具有在线编程可擦除技术,对所下载的程序能够加密,比较安全。当在对
电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不
需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用 STC89C51 作为
主控制系统。
1.2.2 显示模块选择方案和论证
采用 LCD 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,
显示多样,清晰可见,与普通数码管相比功耗较小,硬件连接简单。所以显示部分
采用 1602 液晶显示。
1.3 电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:采用 STC89C51 作为主控制系统;
LCD1602 液晶作为显示
2
第二章 系统的硬件设计与实现
2.1 电路设计流程图
图 2-1 电路设计流程图
2.2 系统硬件概述
本电路是由 STC89C51 单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能
在 3V 超低压工作;采用三线接口与 CPU 进行同步通信,并可采用突发方式一次
传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据;显示部分由 1602 构成。
其实排阻就是由 8 个电阻组成的,其中一端全部接在一起,103 为 8 个 10K
电阻,102 为 8 个 1K 电阻,他们在电路中起到“上拉”的作用,又称上拉电阻。
3
上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,下
拉同理.上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流,弱强只是上拉电阻的阻值不同,
没有什么严格区分,对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)
提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电
路输出电流通道。
2.3 主要单元电路的设计
2.3.1 单片机主控制模块的设计
STC89C51 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3,
MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口(P0、P1、P2、P3),每一条 I/O 线都能独
立地作输出或输入。
单片机的最小系统如图 2-2 所示,18 引脚和 19 引脚接时钟电路,XTAL1 接外
部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部
晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第 9 引脚为复
位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路, 如图 2-2
图 2-2 主控制系统
2.3.2 显示模块的设计
1. 1602 介绍
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD,
目前常用 16*1,16*2,20*2 和 40*2 行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公
司的 1602 字符型液晶显示器为例,介绍其用法。一般 1602 字符型液晶显示器实
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