【正文】 1 燕山大學 課 程 設 計 說 明 書 題目： 計算器實驗 學院（系）： 年級專業(yè)： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 教師職稱： 2 燕山大學課程設計（論文）任務書 院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：自動化儀表 系 學 號 090103020219 學生姓名 樸瑞琦 專業(yè)（班級） 09級儀表二班 設計題目 計算器實驗 設 計 技 術 參 數(shù) 獨立完成設計任務； 編程，上機調試； 連接硬件實驗線路，實現(xiàn)所要求的功能； 完成設計，提交課程設計報告。 設 計 要 求 利用實驗儀上提供的顯示電路和鍵盤電路，做一個簡單的計算器。 進一步熟悉 LED顯示電路和鍵盤掃描電路的工作原理和編程方法。 了解數(shù)據(jù)計算的基本方法。 工 作 量 軟件編程與硬件調試相結合，繪制設計流程圖，并編程進行硬件實現(xiàn)。 工 作 計 劃 第一天：明確課程設計的任務，繪制硬件電路，軟件流程圖； 第二天：根據(jù)功能要求編寫程序； 第三天：熟悉偉福單片機編程環(huán)境， 讀程序修改軟件參數(shù)和硬件地址，調試程序； 第四天：進一步修改程序，查找錯誤，進行硬件調試； 第五天：撰寫課程設計報告，完成答辯。 參 考 資 料 1）《單片機原理及應用技術》 張淑清編 國防工業(yè)出版社 2）《過程控制系統(tǒng)及儀表》 邵裕森 巴筱云編 3）《單片機及應用》 李大友 編 高等教育出版社 4）《機械量測量》 機械工業(yè)出版社 指導教師簽字 張淑清 基層教學單位主任簽字 謝 平 說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。 2021年 6月 29日 3 摘 要 單片機的出現(xiàn)是計算機制造技術高速發(fā)展的產(chǎn)物，它是嵌入式控制技術的核心，如今，它已廣泛地應用到我們生活的各個領域，如電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。 計算器在人們的日常中是比較的常見的電子產(chǎn)品之一 ， 可是它還在發(fā)展之中，以后必將出現(xiàn)功能更加強大的計算器，基于這樣的理念， 本次課程設計的任務是利用單片機設計一個計算器，能夠進行 多位 簡單的整數(shù)加 、減 、 乘 、 除 的運算及具有清零的功能，同時還對其功能進行了擴展 ，增加了一些特殊運算及錯誤報警功能。它主要由 MCS51 單片機、 A825數(shù)碼管顯示、鍵盤、蜂鳴器等模塊組成。本計算器是將鍵盤輸入信息經(jīng)處理通過緩存輸入數(shù)碼管顯示出來，鍵盤采用行列掃描式，數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式，計算功能通過軟件實現(xiàn)，用 C語言對單片機 可編程芯片進行編程，實現(xiàn)對計算器的設計。 關鍵字： 單片機、計算器、數(shù)碼管、鍵盤 目錄 摘 要 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 第一章 設計目標與設計方案 ............ 錯誤 !未定義書簽。 設計目標與實現(xiàn)方法 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。 方案設計 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 2 章 硬件模塊介紹 ................ 錯誤 !未定義書簽。 運算模塊 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 輸入模塊 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 鍵盤的原理 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 顯示模塊 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED 的顯示原理 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 動態(tài)顯示的工作原理 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 音頻控制模塊 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第 3 章 軟件設計 .................. 錯誤 !未定義書簽。 基本功能設計 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 擴展功能設計 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第 4 章 硬件電路 .................. 錯誤 !未定義書簽。 硬件電路 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 硬件電路連線 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第 5 章 學習心得 .................. 錯誤 !未定義書簽。 參考資料 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 1 第一章 設計目標與設計方案 設計目標與實現(xiàn)方法 1）設計目標： 利用實驗儀 上提供的顯示電路和鍵盤電路，做一個簡單的計算器。 2）實現(xiàn)方法： 為了滿足設計 的基本要求，可以 實現(xiàn)基本的運算（加減乘除），數(shù)據(jù)清 零 的功能。另外，還對計算器的功能進行了擴展，添加了一些特殊運算和錯誤報警的功能。 我們采用基于 MCS51單片機設計計算器，并用 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)， 4*6 的矩陣鍵盤實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入，設計仿真和調試要用到 WAVE軟件及實驗箱 等 。 方案設計 根據(jù)功能要求和指標要求，本系統(tǒng)選用 MCS 51 單片機為主控機，通過擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對計算器的設計。具體設計方案如下： ① 首先實現(xiàn)計算器的基本功能，即可以進行四則運算，對數(shù)字的大小范圍要求不高，故采用可以進行三位數(shù)字的運算，選用 4*6的 鍵盤實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入，用 6 個 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 ② 鍵盤包括數(shù)字鍵（ 0～ 9）、符號鍵（ +、 、 、 247。 ）、清除鍵和等號鍵， 用 A、 B、C、 D、 E、 F鍵分別代表“ +”、“ ”、“ *”、“ /”、“ =”、“清零”的功能。 ③擴展功能：用剩余八個鍵分別實現(xiàn)求方、取余、排列、比較、組合、平均數(shù)、開方、平方的功能，用 8255擴展芯片及蜂鳴器實現(xiàn)錯誤報警的功能。 根據(jù)需要我們可以采用自上而下的程序設計方法，此方 法先從主程序開始設計，然后再編制各子程序，層層細化 ， 逐步求精，最終完成一個復雜程序的設計。程序流程圖如下： 2 3 第 2 章 硬件模塊介紹 運算模塊 MCS51 單片機是在一塊芯片中集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時器 /計數(shù)器和多功能 I/O等一臺計算機所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM/EPROM）、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。單片機是靠程序運行的，并且可以修改 。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，通過使用單片機編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！因此我們采用單片機作為計算器的主要功能部件，可以進行很快地實現(xiàn)運算功能 ，如圖 21所示： 1P 1 . 02P 1 . 1P 1 . 23P 1 . 34 4 03 9 3 8 3 7 V c cP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 25P 1 . 46P 1 . 5P 1 . 67P 1 . 78 3 63 53 43 3P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 69R S T / V P D1 0R X D P 3 . 0T X D P 3 . 11 1I N T 0 P 3 . 21 23 23 13 02 9P 0 . 7E A / V p pA L E / P R O GP S E N8 0 5 11 3I N T 1 P 3 . 31 4T 0 P 3 . 4T 1 P 3 . 51 5W R P 3 . 61 62 82 72 62 5P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 41 7R D P 3 . 71 8X T A L 2X T A L 11 9V s s2 02 42 32 22 1P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0 4 MCS— 51引腳配置圖 T 輸入模塊 計算器的數(shù)據(jù)輸入