【正文】 單片機系統(tǒng)課 程 設(shè) 計成績評定表設(shè)計課題 基于89C51的計算器設(shè)計 學院名稱 ： 電氣工程學院 專業(yè)班級 ： 自動化1102 學生姓名 ： 路同林 學 號 ： 201123910214 指導(dǎo)教師 ： 王 黎 設(shè)計地點 ： 31630 設(shè)計時間 ： 20131216～20131227 指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日單片機系統(tǒng)課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 基于89C51的計算器設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ： 學 生 姓 名 ： 學 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計地點： 課程設(shè)計時間： 單片機系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目基于89C51的單片機設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師王黎主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89C51單片機設(shè)計計算器，要求能夠?qū)崿F(xiàn)以下的功能：1． 該系統(tǒng)通過單片機控制，實現(xiàn)對4*4鍵盤掃描進行實時的按鍵檢測，并把檢測數(shù)據(jù)存儲下來。2． 加、減、乘、除四則運算。3． 具備蜂鳴器按鍵提示功能4． 具備復(fù)位功能具備刪除功能：如數(shù)字輸入錯誤，可以通過刪除鍵，對錯誤的數(shù)字進行刪除操作；任務(wù)要求（進度）第1天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第2天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細論述。第3天：畫各部分流程圖，進行軟件設(shè)計，編寫程序。第45天：撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、語言流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確。主要參考資料[1] 楊家成．單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M]．北京：清華大學出版社，2007[2] 夏路易 石宗義．Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計教程[M]．北京：北京希望電子出版社，2004[3] [M].北京:高等教育出版社, 2009.審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄1 概述 4 研究背景 4 設(shè)計思想及基本功能 42 總體方案設(shè)計 5 方案選取 5 系統(tǒng)框圖 63 硬件電路設(shè)計 6 電源電路設(shè)計 6 晶振電路 8 復(fù)位電路 9 鍵盤電路 10 顯示電路 12 154 系統(tǒng)軟件設(shè)計 16 主程序軟件設(shè)計 16 鍵盤程序設(shè)計 195 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 216總結(jié) 25參考文獻 26附錄 1系統(tǒng)原理圖 26附錄2 源程序 28附錄3 機器碼 361 概述 研究背景計算器（Calculator）是微型電子計算機的一種特殊類型。它與一般通用計算機的主要區(qū)別在于程序輸入方式的不同。計算器的程序一般都已經(jīng)固定，只需按鍵輸入數(shù)據(jù)和運算符號就會得出結(jié)果，很容易就能掌握。而一般計算機的程序可以根據(jù)需要隨時改動，或重新輸入新的程序。 簡易計算器主要用于加減乘除；科學計算器，又增添了初等函數(shù)運算（有的還帶有數(shù)據(jù)總加、求平均值等統(tǒng)計運算）。現(xiàn)代電子計算器首次問世是1963年。那時的計算器是臺式的，在美國波士頓的電子博覽會上展出過。與計算機相比，它小巧玲瓏，計算迅捷，一般問題不必事先編寫復(fù)雜的程序。 隨著社會需求，計算器也從原有單一的數(shù)字加減計算演變?yōu)閺?fù)雜的多種運算。，成為現(xiàn)代社會最普遍、最實用的計算工具，作為學習電子行業(yè)的我們，就更應(yīng)該更貼近生活，開發(fā)制作一些具有實用意義，又具有學習意義的小產(chǎn)品。在設(shè)計中，把理論與實踐相結(jié)合，用理論來指導(dǎo)實踐，通過實踐更好的掌握理論知識，達到全面提高各方面的專業(yè)知識和專業(yè)技能。 因此針對以上方面，在貼近自己的實際生活中，結(jié)合自己專業(yè)特點，選擇用89c51單片機來設(shè)計簡易計算器，一方面，簡易計算器對我們來說比較熟悉，對沒有很多設(shè)計經(jīng)驗的我們來說也比較容易能接受，容易激發(fā)我們的興趣。另一方面，在單片機百花齊放的時代，我們需放點精力在單片機上，針對為何選89c51，因為它是一種通用型的單片機，性價比較高，雖然是8位的單片機，但現(xiàn)在應(yīng)用的量及范圍還很大，同時，因51單片機發(fā)展的歷史長，學習資料比較多而且完善?？傊?，這是我選擇用89c51來設(shè)計簡易計算器的原因。 設(shè)計思想及基本功能本設(shè)計是基于51系列單片機來進行的數(shù)字計算器系統(tǒng)設(shè)計，可以完成計算器的鍵盤輸入，進行加、減、乘、除基本四則運算，并在LCD上顯示相應(yīng)的結(jié)果；設(shè)計電路采用AT89C51單片機為主要控制電路，4*4鍵盤的掃描讀取鍵盤上的輸入；顯示采用字符LCD1602顯示；軟件方面使用C語言編程，并用PROTUES仿真。利用89C51單片機設(shè)計計算器，要求能夠?qū)崿F(xiàn)以下的功能：，實現(xiàn)對4*4鍵盤掃描進行實時的按鍵檢測，并把檢測數(shù)據(jù)存儲下來。、減、乘、除四則運算。：如數(shù)字輸入錯誤，可以通過刪除鍵，對錯誤的數(shù)字進行刪除操。，計算結(jié)果可以是負數(shù)。2 總體方案設(shè)計 方案選取 單片機在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機所取得的便利得到了人們的好評，針對單片機控制的計算器系統(tǒng)的顯示實現(xiàn)方案有兩種：方案一：采用8位段數(shù)碼管。 方案二：采用液晶顯示器件。方案一：采用8位段數(shù)碼管。將單片機得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來。該方案簡單易行，但所需的元件較多，可讀性差，一旦設(shè)定后很難再加入其他的功能，而且溫度顯示格式受限制，耗電量大，不宜用電池給系統(tǒng)供電。 方案二：采用液晶顯示器件。液晶顯示具有平穩(wěn)、省電、美觀等優(yōu)點，更容易滿足題目要求。而且對后續(xù)的工藝兼容性高，只需將修改軟件中程序設(shè)計即可，可操作性強，也易于讀數(shù)。LCD1602液晶顯示器具有兩行十六個字符的顯示，能同時顯示其它的信息如日期、時間、星期、溫度。 經(jīng)過對比我們選擇了方案二，用LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)。針對單片機控制的計算器系統(tǒng)的顯示實現(xiàn)方案有兩種：方案一：采用利用單片機的外部中斷INT0(INT1)來檢查是否有按鍵按下。 方案二：采用查詢法來檢測是否有按鍵按下。 方案一：采用利用單片機的外部中斷INT0(INT1)來檢查是否有按鍵按下，如圖，利用中斷來檢測是否有按鍵按下雖然實時性很強而且能極大程度的節(jié)省單片機資源，CPU不必時時刻刻的檢測是否有按鍵按下而不能把主權(quán)交給其他的任務(wù)，但是由于本系統(tǒng)沒有其他的任務(wù)只有檢測按鍵按下一個任務(wù)，從軟件和硬件的復(fù)雜度上還是沒必要采用中斷的。 方案二：采用查詢法來檢測是否有按鍵按下，如圖，這樣單片機不停地在一個循環(huán)里檢測是否有按鍵按下，雖然很浪費系統(tǒng)資源，但是，從成本上考慮還是比較經(jīng)濟的。經(jīng)過的對比，我們選擇方案二，采用查詢法檢測是否有按鍵按下。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖3 硬件電路設(shè)計 電源電路設(shè)計單片機正常工作電壓為5V，因此設(shè)計的電源電路主要是提供單片機工作電壓。下圖是為單片機提供電壓的電源電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機。圖 電源指示 電源電路圖 晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個時鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，～24MHz之間選取。CC2是反饋電容，其值在20pF～100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。振蕩周期＝； 機器周期 指令周期＝。XTAL1接外部晶體的一個引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，以便使MCS51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常