【正文】 1 1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹 設(shè)計(jì)課題任務(wù) 課題：簡易 計(jì)算器 任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的計(jì)算器。該計(jì)算器上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示 系 統(tǒng) 提示界面 ，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)基本的加、減、乘、除 四則運(yùn)算。 功能要求說明 在本次工程實(shí)踐中，主要完成如下方面的設(shè)計(jì)任務(wù)： （ 1） 計(jì)算器 上電或按鍵復(fù)位后能顯示初始化界面 （ 2） 2秒后進(jìn)入計(jì)算器界面 （ 3） 按鍵能進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算并顯示結(jié)果 （ 4） 按清零鍵后能進(jìn)行下一次計(jì)算 設(shè)計(jì)課題總體方案介紹及工作原理說明 計(jì)算器 的總體功能原理是以 AT89S52單片機(jī)為主要控制核心，通過外接 4*4 行列式鍵盤作為控制信號輸入源，一塊 12864 液晶作為顯示器件， 通過按鍵控制，單片機(jī)實(shí)時(shí) 地 去執(zhí) 行， 在 12864 液晶上顯示界面 。 系統(tǒng)控制原理圖如圖 1 所示。 液 晶顯 示電 路A T 8 9 S 5 2電 源 電 路復(fù) 位 電 路下 載 電 路鍵 盤 電 路 圖 1系統(tǒng)控制原理圖 2 2 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 AT89S52 控制模塊 考慮到設(shè)計(jì)功能需要，控制器的功能用于外部鍵盤信號的接收和識別、液晶模塊的顯示控制 、復(fù)位電路 等，我們選擇 了 AT89S52 系列單片機(jī)，具有反應(yīng)速度極快，工作效率特高的特點(diǎn)。 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 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 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 12864 液晶 模塊 FYD128640402B 是一種具有 4 位 /8 位并行， 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)含國家一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128*64，內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCⅡ字符集。利用該模塊靈活的接口和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 12864液晶的控制口線主要接在 AT89S52 單片機(jī)的 P0 和 P3 的部分口線上 ， 可以顯示 8 4 行， 16 16 點(diǎn)陣的漢字。低壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。與同類液晶模塊相比，無論硬件電路或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的液晶模塊。 3 鍵盤功能模塊 根據(jù)系統(tǒng)的基本要求，采用由 16 個(gè)鍵構(gòu)成的行列式鍵盤分別接在 AT89S52 單片機(jī)的 ，相對于獨(dú)立式鍵盤節(jié)省了大量口線和空間，給電路設(shè)計(jì)帶來極大的方便，不過也相應(yīng)的增加了程序的設(shè)計(jì)難度。 采用矩陣式連接方法，組成 44 式 16 個(gè)按鍵，分別代表數(shù)字“ 0~9”、運(yùn)算符“ +、 、 *、 /”、等于號“ =”、清零鍵。 設(shè)計(jì)課題電路原理圖、 PCB 圖、元器件布局圖 電路原理圖 電路原理圖（見附錄 A） 電路 PCB 圖 電路 PCB 圖（見附錄 B） 元器件布局圖 元器件布局圖（見附錄 C） 鍵盤電路原理圖及 PCB 圖 鍵盤電路原理圖 及 PCB 圖 （ 見附錄 D） 設(shè)計(jì)課題元器件清單 見附錄 E 4 3 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)課題使用單片機(jī)資源的情況 AT89S52 的片外資源： P0、 P1：基本輸入輸出口； ： E(12864 液晶 )； ： RS(12864 液晶 )； ： RW(12864 液晶 )； XTAL XTAL2:晶振輸入； RST: 復(fù)位輸入 。 AT89S52 的片內(nèi)資源： 30H、 31H、 32H、 33H 單元： 臨時(shí)暫存器 單元； 23H 單元：第一操作數(shù)存儲單元； 24H 單元：第二操作數(shù)存儲 單元； 24H 單元： 第一操作數(shù) 單元； 25H 單元：第二操作數(shù)單元 ； 26H 單元： 運(yùn)算的高位存放單元 ； 27H 單元： 運(yùn)算的低位存放單元 ；通用寄存器區(qū) ； 專用寄存器 SFR： A,PSW,SP,P0， P1， P3 等。 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 主函數(shù)模塊 主函數(shù) Void main()，用于設(shè)置初始化界面，調(diào)用各個(gè)主要模塊，實(shí)現(xiàn)簡單計(jì)算器的整體功能。 矩陣式鍵盤模塊 矩陣式 鍵盤軟件設(shè)計(jì)主要通過在主程序中調(diào)用鍵掃函數(shù) keyscan()來執(zhí)行相應(yīng)的功能，單片機(jī) P1 口在復(fù)位之后保持高電平，當(dāng)鍵 按下相應(yīng)口線為低電平，經(jīng)過相應(yīng)判別過程判斷鍵松開后，執(zhí)行相關(guān)鍵功能程序，完成相應(yīng)操作。 液晶顯示模塊 液晶顯示是通過在主程序中調(diào)用相關(guān)的液晶功能函數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)功能，經(jīng)過液晶接在單片機(jī)上的 P0 及 P3 部分管腳，通過液晶功能函數(shù) LCD12864（） 的調(diào)用對液晶進(jìn)行操作，將各類指令寫入液晶模塊，用來驅(qū)動液晶以實(shí)現(xiàn)不同的顯示功能，達(dá)到界面顯示的要求。 5 數(shù)據(jù)處理模塊 通過調(diào)用處理函數(shù) jia_deng(uint i,uint j)。jian_deng(uint i,uint j)。cheng_deng(uint i,uint j)。chu_deng(uint i,uint j)。chengfang(uint a,uint b)，把鍵盤上輸入的數(shù)字順序顯示，并且對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行位數(shù)分離后顯示。 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖 主函數(shù) 開 始顯 示 界 面調(diào) 鍵 掃 函 數(shù)是 否 有 鍵 按下輸 入 第 一 次 操作 數(shù)Y輸 入 運(yùn) 算 符 號輸 入 第 二 次 操作 數(shù)輸 入 等 于 號調(diào) 數(shù) 據(jù) 處 理 函數(shù)調(diào) 顯 示 函 數(shù)顯 示 運(yùn) 算 結(jié) 果清 零結(jié) 束N 圖 2主函數(shù)流程框圖 6 矩陣式鍵盤 圖 3鍵掃 函數(shù)流程框圖 開始？有鍵按下 延時(shí)去抖動？鍵確實(shí)按下 計(jì)算保持鍵值延時(shí)去抖動返回鍵值？按鍵釋放 結(jié)束YYYNNN 7 液晶顯示 開 始判 忙給 液 晶 發(fā) 寫 指 令N送 顯 示 字 符 地 址給 液 晶 發(fā) 寫 數(shù) 據(jù)指 令送 顯 示 字 符字 符 送 完 了嗎 ？結(jié) 束YYN 圖 4液晶顯示 函數(shù)流程框圖 8 數(shù)據(jù)處理 開 始對 第 一 個(gè) 操作 數(shù) 處 理分 離 整 數(shù) 、小 數(shù)對 第 二 個(gè) 操作 數(shù) 處 理分 離 整 數(shù) 、小 數(shù)進(jìn) 行 運(yùn) 算顯 示 整 數(shù)顯 示 小 數(shù)結(jié) 束 圖 5數(shù)據(jù)處理 函數(shù)流程框圖 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序清單 見附錄 F 9 4 設(shè)計(jì)結(jié)論 、運(yùn)行結(jié)果、 誤差分析 及體會 設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)結(jié)論及使用說明 程序編寫完成后，用 keil4 調(diào)試后顯示程序 0錯(cuò)誤 0警告，表明程序無語法類錯(cuò)誤。 下載程序到液晶系統(tǒng)后，按編寫思路輸入計(jì)算式后，得出的結(jié)論與實(shí)際值無誤差，表明程序設(shè)計(jì)成功。 設(shè)計(jì)課題的仿真結(jié)果 調(diào)試主要是針對行列式鍵盤和液晶顯示器，在按下鍵盤不同的鍵時(shí)，進(jìn)入不同的操作界面，各操作界面的調(diào)試結(jié)果如圖 所示： 圖 6初始化界面 圖 7加法界面 圖 8減法界面 圖 9乘法界面 10 圖 10除法界面 設(shè)計(jì)課題的誤差分析 輸入加、減、乘、除計(jì)算式，得出結(jié)果，分析誤差如下： 例 1： 61+12=73 實(shí)際值： 73 計(jì)算值： 73 結(jié)論：誤差為 0。 例 2:9464=29 實(shí)際值： 29 計(jì)算值： 29 結(jié)論：誤差為 0。 例 3:56*15=840 實(shí)際值： 840 計(jì)算值： 840 結(jié)論：誤差為 0。 例 4:64/12=5 實(shí)際值： 5 計(jì)算值： 5 結(jié)論：誤差為 0。 設(shè)計(jì)體會 為期一周的課程設(shè)計(jì)終于在今天畫上圓滿的句號。通過這次課程設(shè)計(jì)，我把這學(xué)期學(xué)習(xí)的內(nèi)容都復(fù)習(xí)了一遍，也發(fā)現(xiàn)自己有很多知識學(xué)得不夠扎實(shí)，也不能很好的把理論與實(shí)際結(jié)合起來。對于編寫這個(gè)程序，我感覺自己還有幾分吃力和知識有幾分欠缺?？偟膩碚f，雖然這 次設(shè)計(jì)的基本功能能夠?qū)崿F(xiàn)，但是 由于時(shí)間與學(xué)