【正文】 液晶顯示器等。除顯示計算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯誤指示等。計算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能，計算器都采用 CMOS 工藝制作的大規(guī)模集成電路，并在內(nèi)部裝有定時不操作自動斷電電路。 選題意義及現(xiàn)狀 計算器（ calculator。counter）一般是指 “ 電子計算器 ” ，該名詞由日文傳入 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 3 中國。計算器是能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的手持機(jī)器，擁有集成電路芯片，結(jié)構(gòu)簡單，功能較弱，但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉，因而廣泛運(yùn)用于商業(yè)交易中，也是必備的 辦公用品之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及計算器應(yīng)用的普及，人們發(fā)現(xiàn)在工業(yè)控制中，有很多時候需要在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和控制。 設(shè)計概要 設(shè)計目的 通過本次畢業(yè)設(shè)計， 應(yīng)用《單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》等所學(xué)相關(guān)知識及查閱資料，完成簡易計算器的設(shè)計，以達(dá)到理論與實踐更好的結(jié)合、 進(jìn)一步綜合運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計的能力的目的。 通過本次設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于 MCS51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認(rèn)識，并具備一定程度的設(shè)計能力。 設(shè)計任務(wù) 。 。 PROTEL 軟件。 KEIL 編程，具有一定的編程能力。 。 。 設(shè)計思路 系統(tǒng)總體模塊圖 AT89S52單片機(jī) 顯示模塊 電源模塊 輸入模塊 運(yùn)算模塊 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 4 圖 11總體模塊圖 整個系統(tǒng)由電源給 51單片機(jī)和 LCD 液晶顯示提供電源使其工作，當(dāng)外接按鍵輸入有效數(shù)值和運(yùn)算模式時，通過主控芯片實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。 系統(tǒng)方案 經(jīng)過反復(fù)推敲最終確定系統(tǒng)采 用以下方案： （ 1）采用 AT89S52 作為主控芯片； （ 2）顯示模塊使用 LCD1602 液晶顯示屏； （ 3）輸入模塊使用 4*4 矩陣鍵盤； （ 4） AC 清零按鍵使用獨立按鍵并接入單片機(jī)外部中斷引腳； （ 5）聲音提示開關(guān)按鍵使用獨立按鍵并接入單片機(jī)外部中斷引腳； （ 6）平方和開方按鍵由開發(fā)板上的獨立按鍵實現(xiàn)； （ 7）電源采用 LM7805 穩(wěn)壓電路。 第 2 章 硬件設(shè)計 鍵盤輸入模塊設(shè)計 計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的 I/O 口資源 ，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 矩陣鍵盤的設(shè)計： 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 5 圖 21矩陣鍵盤 圖 21矩陣鍵盤鍵值與其功能對應(yīng)表如下： 表 21按鍵功能對照 對 照 鍵值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + / = . 功能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + / = 點 LCD 顯示模塊設(shè)計 LCD1602，工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符（ 16列 2行），故簡稱 1602。 1602LCD 液晶具有 功耗低、顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，顯示速度較快，界面友好等而得到廣泛應(yīng)用，因此使用 1602液晶顯示屏，可以方便的顯示多種字符，特別適用于單片機(jī)計算器的雙行顯示。 液晶顯示模塊的設(shè)計： 圖 22液晶顯示 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 6 清零、音樂開關(guān)、開方和多次方運(yùn)算功能模塊 設(shè)計 本設(shè)計要求在任何時候按下 AC清零鍵，都必須退出當(dāng)前操作，數(shù)據(jù)清零，準(zhǔn)備下一次的運(yùn)算，故應(yīng)采用獨立鍵盤產(chǎn)生下降沿輸入給單片機(jī)外部中斷處理。 對于聲音開關(guān)按鍵，由于要求隨時關(guān)閉或打開聲 音提示，本設(shè)計也采用獨立按鍵產(chǎn)生下降沿輸入給單片機(jī)的外部中斷處理。 而開方或多次方運(yùn)算，則可與矩陣鍵盤一起檢測，也當(dāng)做一個運(yùn)算符處理。具體功能按鍵設(shè)計如下圖： 圖 23功能按鍵設(shè) 圖中， AC為清零按鍵、 KeyBeep為聲音開關(guān)按鍵、 KeySqrt為開方按鍵、 KeyPow為多次方按鍵。 電源模塊 設(shè)計 由于 AT89S52和 LCD1602都是采用 5V供電，而且其他模塊功能也采用 5V電平，本系統(tǒng)采用 LM7805作為穩(wěn)壓芯片，經(jīng)過初級和次級的電容 濾波，最終得到穩(wěn)定的 5V電壓供給系統(tǒng)使用。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 7 圖 24電源 主控模塊設(shè)計 MSC51 芯片簡介 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) : 圖 25單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。其復(fù)位電路圖如下： 圖 26復(fù)位電路 四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 8 AT89S52 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 DIP 封裝 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌 入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 的最大優(yōu)點是可以在線編程，在調(diào)試程序的時候，可直接帶電燒錄程序，燒錄完成即可自動復(fù)位運(yùn)行，非常適合調(diào)試程序。而且 AT89S52 可編程一千多次以上，的確是一種價格低廉的開發(fā)芯片。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計： 圖 27最小系統(tǒng) 第 3 章 軟件設(shè)計 顯示程序設(shè)計 LCD1602 在上電以后，應(yīng)該先等待 50 毫秒左右，讓其內(nèi)部芯片初始化后再對其進(jìn)行操作。在對其操作時，應(yīng)參考其時序圖，先把命令 寫入其內(nèi)部寄存器設(shè)置它的工作方式和狀態(tài)。要顯示數(shù)據(jù)的時候，先設(shè)置好顯示坐標(biāo)，再往里面寫入要顯示的ASCII 碼， LCD 則通過刷新和替換來顯示新的數(shù)據(jù)。其程序流程圖如下圖所示： 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 9 圖 31顯示程序流程圖 其程序位于后面附錄 鍵掃程序設(shè)計 由于矩陣鍵盤采用 4 行 4 列的結(jié)構(gòu)，每一行每一列各對應(yīng)一個 I/O 口，故程序應(yīng)該逐行查詢，一旦查詢到有某一行的按鍵被按下了，則根據(jù) 讀取到的 I/O 總線口的數(shù)據(jù)即可查詢到是哪一列的按鍵被按下了，最后對應(yīng)行列返回一個按鍵值回主函數(shù)。 其程序流程圖如下： 否 否 否 開始 初始化 設(shè)置坐標(biāo) 發(fā)送 ASII 顯示數(shù)據(jù) 開始 按鍵賦初值 第一行有鍵按下？ 第二行有鍵按下？ 第三行有鍵 按下？ 第四行有鍵按下？ 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 10 否 圖 32 矩陣鍵盤程序流程圖 其程序位于后面附錄 清零程序設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)要求以及硬件結(jié)構(gòu)， AC 按鍵直接接入單片機(jī)外部中段 0，則程序應(yīng)使用中斷來清除各數(shù)據(jù)存儲變量達(dá)到清零的目的，并把清零標(biāo)志位至 1，在主程序中不斷查詢標(biāo)志位，若為 1，則清零后。其程序框圖如下圖： 圖 33清零程序流程圖 其程序如下： 中斷 0 入口 LCD 清屏顯示0 各數(shù)據(jù)存儲清零 清零標(biāo)志位置 1 返回主程序 返回按鍵初始值 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 11 /***清零中斷程序 ******/ void EX0_int() interrupt 0 { if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } lcdwrite_(0x01)。 //顯示清屏 lcd_setxy(0,0)。 lcdwrite_data(39。039。)。 lcd_setxy(0,0)。 num=39。N39。 //數(shù)字初始化 keynum1=0,keynum2=0,sign=0。 ans1=0,ans2=0,ans=0,point=0。 conflag=0,newcalc=0。 ac=1。 } 聲音開關(guān)程序設(shè)計 根據(jù)要求，聲音開關(guān)使用外部中斷 1 來處理，當(dāng)按下聲音開關(guān)時，觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入外部中斷 1，在中斷程序里，通過對聲音開關(guān)標(biāo)志位取反，在按鍵掃描過程中，加入對聲音標(biāo)志位的判斷，若為 1，則發(fā)出聲音，即可實現(xiàn)聲音提示功能。其程序框圖如下圖： 中斷 1 入口 聲音標(biāo)注位取反 聲音標(biāo)志位為 1？ 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 12 否 圖 34聲音開關(guān)程序流程圖 其程序如下： /***聲音中斷 程序 ******/ void EX1_int() interrupt 2 { beepflag=~beepflag。 if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } } 總體設(shè)計 整體程序包括：電子計算器 .C、 和 本系統(tǒng)采用大小循環(huán)嵌套方式的軟件設(shè)計思想，大循環(huán)則一直在運(yùn)行，使計算器一直處于工作狀態(tài)，并不斷掃描按鍵，小循環(huán)用于識別數(shù)字是否輸入完 ，一旦檢測到輸入的是運(yùn)算符，則轉(zhuǎn)換輸入數(shù)值并儲存起來，最后按下等于號以后則根據(jù)運(yùn) 開聲音提示 返回主程序 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 13 算符計算兩個數(shù)值的大小，并通過 LCD 顯示。 軟件系統(tǒng)總框圖如下： 是 是 否 是 是 是 否 是