【正文】 畢業(yè)設計（論文） （ 2021屆） 題 目： 基于單片機的簡易計算器 專業(yè)名稱： 計算機科學技術系 姓 名： 學 號： 班 級： 2021級 IT制造與售后 指導教師： 摘要 [摘要 ] 近幾年單片機技術的發(fā)展很快，其中電子產(chǎn)品的更新速度迅猛。計算器是日常生活中比較的常見的電子產(chǎn)品之一。如何才能使計算器技術更加的成熟，充分利用已 有的軟件和硬件條件，設計出更出色的計算器呢。 本設計是以 AT89S52 單片機為核心的計算器模擬系統(tǒng)設計，輸入采用 4 6矩陣鍵盤，可以進行加、減、乘、除 9位帶符號數(shù)字運算，并在 LCD1602 上顯示操作過程。 科技的進步告別了以前復雜的模擬電路，一塊幾厘米平方的單片機可以省去很多繁瑣的電路。現(xiàn)在應用較廣泛的是科學計算器，與我們?nèi)粘Ｋ玫暮唵斡嬎闫饔休^大差別，除了能進行加減乘除，科學計算器還可以進行正數(shù)的四則運算和乘方、開方運算，具有指數(shù)、對數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)及存儲等計算功能。計算器的未來是小型化和輕便化 ,現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的使用太陽能電池的計算器 ,使用 ASIC 設計的計算器 ,如使用純軟件實現(xiàn)的計算器等，未來的智能化計算器將是我們的發(fā)展方向，更希望成為應用廣泛的計算工具。 [關鍵詞 ] AT89S52 LCD1602 計算器 矩陣鍵盤 目錄 第一章 前言 ..................................................................1 系統(tǒng)開發(fā)背景 ..........................................................1 系統(tǒng)開發(fā)意義 ..........................................................1 設計目的 ..............................................................1 第二章 方案論證 ..............................................................1 方案構思 ..............................................................1 方案比較與選擇 .......................................................2 第三章 系統(tǒng)硬件設計及說明 ....................................................2 系統(tǒng)組成及總體框圖 .....................................................2 元件簡介 ...............................................................2 AT89S52 特點 ........................................................2 74LS08 簡要說明 .....................................................8 LCD1602 液晶顯示屏 .................................................10 第四章 設計原理分析 .........................................................12 設計方案的確定 .......................................................12 計算器硬件方案及硬件資源分配 ...........................................12 硬件資源分配 .......................................................12 系統(tǒng)的硬件設計 .....................................................12 鍵盤電路的設計 .....................................................13 顯示電路的設計 .....................................................14 第五章 計算器的 軟件設計 .....................................................15 計算器的軟件規(guī)劃 .......................................................15 鍵盤掃描的程序設計 ....................................................15 顯示模塊的程序設計 ....................................................15 主程序的設計 ..........................................................15 軟件的可靠性設計 ......................................................15 結(jié)束語 ......................................................................16 致謝 ........................................................................16 參考文獻 ....................................................................16 附錄 ........................................................................17 附錄一：硬件實物圖 ..........................................................17 附錄二：系統(tǒng)程序清單 ........................................................18 1 第一章 前言 系統(tǒng)開發(fā)背景 隨著社會的發(fā)展，科學的進步，人們的生活水平在逐步的提高，尤其是微電子技術的發(fā)展，猶如雨后春筍般的變化。電子產(chǎn)品的更新速度快就不足驚奇了。計算器在人們的日常中是比較的常見的電子產(chǎn)品之一。如何使計算器技術更加的成熟，充分利用已有的軟件和硬件條件，設計出更出色的計算器，使其更好的為各個行 業(yè)服務，成了如今電子領域重要的研究課題。 系統(tǒng)開發(fā)意義 今天，人們的日常生活中已經(jīng)離不開計算器了，社會的各個角落都有它的身影，比如商店，辦公室，學校??。因此設計一款簡單實用的計算器會有很大的實際意義。 設計目的 本設計旨在進一步掌握單片機理論知識，理解嵌入式單片機系統(tǒng)的硬軟件設計，加強對實際應用系統(tǒng)設計的能力。通過本設計的學習，使我掌握單片機程序設計和微機接口應用的基本方法，并能綜合運用本科階段所學軟、硬件知識分析實際問題，提高解決畢業(yè)設計實際問題的能力，為單片機應用和開發(fā)打下良好的基礎。 對字符液晶顯示模塊的工作原理，如初始化、清屏、顯示、調(diào)用及外特性有較清楚的認識，并會使用 LCD（液晶顯示模塊）實現(xiàn)計算結(jié)果的顯示；掌握液晶顯示模塊的驅(qū)動和編程，設計 LCD 和單片機的接口電路，以及利用單片機對液晶模塊的驅(qū)動和操作； 在充分分析內(nèi)部邏輯的概念，進行軟件和調(diào)試，學會使用，并能夠以其為平臺設計出具有四則運算能力簡易計算器的硬件電路和軟件程序。 第二章 方案論證 方案構思 本設計可以采用兩種方案，一種是以 FPGA 為核心處理芯片，配備相應的外設；另外一種是以 AT89S52 處理器，配備 相應的外設。 方案一：采用 FPGA 控制 FPGA是一種高密度的可編程邏輯器件 ,自從 Xilinx公司 1985年推出第一片 FPGA以來 ,FPGA的集成密度和性能提高很快 ,其集成密度最高達 500 萬門 /片以上 ,系統(tǒng)性能可達 200MHz。由于 2 FPGA 器件集成度高 ,方便易用 ,開發(fā)和上市周期短 ,在數(shù)字設計和電子生產(chǎn)中得到迅速普及和應用 ,并一度在高密度的可編程邏輯器件領域中獨占鰲頭。 但是而基于 SRAM編程的 FPGA,其編程信息需存放在外部存儲器上 ,需外部存儲器芯片 ,且使用方法復雜 ,保密性差，而其對于一個簡單的 計算器而言，實用 FPGA 有點大材小用，成本太高。 方案二：采用 AT89S52 單片機是單片微型機的簡稱，故又稱為微控制器 MCU（ Micro Control Unit）。通常由單塊集成電路芯片組成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器 CPU，存儲器和 I/O 接口電路等。因此，單片機只要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機廣泛用于智能產(chǎn)品，智能儀表，測控技術，智能接口等，具有操作簡單，實用方便，價格便宜等優(yōu)點，而其中 AT89S52 以 MCS51 為內(nèi)核，是單片機中最典型的代表， 應用于各種控制領域。 方案比較與選擇 通過以上兩種方案論證和比較，從設計的實用性，方便性和成本出發(fā)，選擇了以 AT89S52單片機作為中央處理單元進行計算器的設計，這樣設計能夠?qū)崿F(xiàn)對六位浮點數(shù)的加減和三位浮點數(shù)的乘除運算。 第三章 系統(tǒng)硬件設計及說明 系統(tǒng)組成及總體框圖 圖 系統(tǒng)組成及總體框圖 元件簡介 AT89S52 特點 AT89S52 主控制模 塊 電源模塊 LCD 液晶顯示屏 模塊 編碼鍵盤模塊 與門模塊 3 圖 單片機 AT89S52 主要性能： (1) ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 ? 8K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz ? 三級加密程序存儲器 ? 128*8 位內(nèi)部