基于AT89C51单片机的电子计算器的课程设计.pdf

C51单片机电子计算器课程设计 一．课程设计背景 当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域， 尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路 构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所 取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优 点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前， 一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大 规模地兴起。过去习惯于传统电子领域的工程师、技术员正面 临着全新的挑战，如不能在较短时间内学会单片机，势必会被 时代所遗弃，只有勇敢地面对现实，挑战自我，加强学习，争 取在较短的时间内将单片机技术融会贯通，才能跟上时代的步 伐。 它所给人带来的方便也是不可否定的，它在一块芯片内集 成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。 20世纪80年代以来，国际上单片机的发展迅速，其产品之多令 人目不暇接，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。20世纪 末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品 几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展 和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步 提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 本设计是由单片机实现的模拟计算器，它不仅能实现数据 的加减乘除运算，而且还能使数据及其计算结果在数码管上显 示出来，能够实现0-256的数字四则运算。本设计是用单片机 AT89C51来控制，采用共阳极数码显示，软件部分是由C语言来 编写的。设计任务 二、元器件清单及简介 89c51型芯片 一片 排阻 两个 晶振12MHZ 一个 电容22uf 两个 面包板 三个 导线 若干 三、设计原理及分析 根据功能和指标要求，本系统选用MCS 51 单片机为主控 机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具 体设计考虑如下： 由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，对数字 的大小范围要求不高，故我们采用可以进行四位数字的运算， 选用8 个LED 数码管显示数据和结果。 另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、 清除键和等号键，故只需要16 个按键即可。系统模块图： 2.1 输入模块： 键盘扫描计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键， 如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但 是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种 方式。为此，我们引入了矩阵键盘的应用，采用四条I/O 线作 为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘。在行线和列线的每个 交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。 这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中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所示：一般 有16 个键组成，在单片机中正好可以用一个P 口实现16 个按 键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。 以上键盘从上到下依次编号为1，2,3,4，D,C,B,A 由图 3 矩阵键盘内部电路图可以知道，当无按键闭合时， P10~P13 与P14~P17 之间开路。 当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O 口线之间短路。判断 有无按键按下的方法是：第一步，置列线P14~P17 为输入状 态，从行线P10~P13 输出低电平，读入列线数据，若某一列线 为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电 平，从列线P14~P17 读入数据，若有某一列为低电平，则对应 行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但 是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放 后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进 行同样的键操作。 2.2 运算模块：(单片机控制) AT89C51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、 定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部 件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器 （CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、 并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能 寄存器（SFR）。[3][5]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，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效 率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功 能部件，可以进行很快地实现运算功能。 2.3 显示模块： LED 显示发光二极管LED 是单片机应用系统中的一宗简单 而常用的输出设备，其在系统中的主要作用是显示单片机的输 出数据、状态等。因而作为典型的外围器件，LED 显示单元是 反映系统输出和操作输入的有效器件。LED 具备数字接口可以 方便的和大年纪系统连接；它的优点是价格低，寿命长，对