【正文】 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）基于單片機的簡易計算器的設(shè)計摘要近幾年單片機技術(shù)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常見的電子產(chǎn)品之一。如何才能使計算器技術(shù)更加的成熟，充分利用已有的硬件和軟件條件，設(shè)計出更出色的計算器。本設(shè)計是以STC89C52單片機為核心的計算器模擬系統(tǒng)設(shè)計，輸入采用4*4矩陣鍵盤，可以進行加、減、乘、除帶符號數(shù)字運算（六位整數(shù)、兩位小數(shù)），并在液晶顯示屏LCD1602上靜態(tài)顯示操作過程及結(jié)果。關(guān)鍵詞： 單片機； 液晶顯示屏； 計算器； 矩陣鍵盤目錄序言 ………………………………………………………………….4第1章 方案論證 ………………………………………………….5 芯片 ……………………………………………………….5 方案構(gòu)思 …………………………………………….5 方案比較與選擇 ……………………………………….5 輸入模塊 …………………………………………………….6 方案構(gòu)思 …………………………………………….6 方案比較與選擇 …………………………………….6 顯示模塊 …………………………………………………….7 方案構(gòu)思 …………………………………………….7 方案比較與選擇 …………………………………….8第2章 計算器硬件設(shè)計 ………………………………………….9 系統(tǒng)組成及硬件框圖 ………………………………………….9 元器件簡介 ……………………………………………….9 STC89C52特點 ……………………………………….9 LCD1602液晶顯示屏 ………………………………….15第3章 計算器設(shè)計原理分析 …………………………………….18 設(shè)計方案的確定 …………………………………………….18 計算器硬件方案及硬件資源分配 …………………………….18 硬件資源分配 ……………………………………….18 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 …………………………………….18 鍵盤電路的設(shè)計 ……………………………………….19 顯示電路的設(shè)計 ……………………………………….20第4章 計算器軟件設(shè)計 ……………………………………….21 計算器的軟件規(guī)劃 ……………………………………….21 主模塊的程序設(shè)計 ……………………………………….21 顯示模塊的程序設(shè)計 ……………………………………….22 鍵盤模塊的程序設(shè)計 ……………………………………….24參考文獻 ………………………………………………………….27結(jié)束語 ………………………………………………………….28致謝 ………………………………………………………….29附錄一 電路原理圖 …………………………………………….30附錄二 軟件程序 …………………………………………….31基于單片機的簡易計算器的設(shè)計序言隨著社會的發(fā)展，科學(xué)的進步，人們的生活水平在逐步地提高，尤其是微電子技術(shù)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常見的電子產(chǎn)品之一，如何使計算器技術(shù)更加的成熟，充分利用已有的軟件和硬件條件，設(shè)計出更出色的計算器，使其更好地為各個行業(yè)服務(wù)，成了如今電子領(lǐng)域重要的研究課題?，F(xiàn)如今，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(xué)?！虼嗽O(shè)計一款簡單實用的計算器會有很大的實際意義。本設(shè)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(shè)計，加強對實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力。通過本設(shè)計的學(xué)習(xí)，使我掌握單片機程序設(shè)計和微機接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運用本科階段所學(xué)軟、硬件知識分析實際問題，提高解決畢業(yè)設(shè)計實際問題的能力，為單片機應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。 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(rèn)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(shè)計LCD和單片機的接口電路，以及利用單片機對液晶顯示模塊的驅(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(xué)會使用，并能夠以其為平臺設(shè)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1章 方案論證 芯片 方案構(gòu)思本設(shè)計中的芯片可以采用兩種方案，一種是以FPGA為核心處理芯片，配備相應(yīng)的外設(shè)；另一種是以STC89C52處理器，配備相應(yīng)的外設(shè)。 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F(xiàn)PGA以來，F(xiàn)PGA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FPGA器件集成密度高，方便易用，開發(fā)和上市周期短，在數(shù)字設(shè)計和電子生產(chǎn)中得到迅速普及和應(yīng)用，并一度在高密度的可編程邏輯器件領(lǐng)域中獨占鰲頭。但是基于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(fù)雜，保密性差，而其對于一個簡單的計算器而言，使用FPGA有點大材小用，成本太高。 方案二：采用STC89C52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(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品，智能儀表，測控技術(shù)，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STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。該器件與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容；且是單片機中最典型的代表，應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 方案比較與選擇通過以上兩種方案的論證和比較，從設(shè)計的實用性、方便性和成本等諸多方面考慮，最終選擇了以STC89C52單片機作為中央處理單元進行計算器的設(shè)計，這樣設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對六位整數(shù)、兩位小數(shù)的加、減、乘、除的四則運算。 輸入模塊 方案構(gòu)思 方案一：采用獨立式按鍵作為輸入模塊獨立式按鍵輸入模塊，其特點是：直接用I/O口構(gòu)成單個按鍵電路，接口電路配置靈活、按鍵識別和軟件結(jié)構(gòu)簡單；但是當(dāng)鍵數(shù)較多時，占用I/O口較多，比較浪費資源。其原理圖如圖121所示。圖 121 獨立的功能按鍵方案二：采用矩陣式鍵盤作為輸入模塊矩陣式按鍵輸入模塊，其特點是：電路和軟件稍復(fù)雜，但相比之下，當(dāng)鍵數(shù)越多時，越節(jié)約I/O口，比較節(jié)省資源。其原理圖如圖122所示。圖 122 矩陣鍵盤輸入 方案比較與選擇本設(shè)計中的輸入模塊使用的是矩陣鍵盤輸入。鍵盤輸入預(yù)置用于計算，按鍵較多。若是采用獨立按鍵，需頻繁按鍵，為軟件設(shè)計增加負(fù)擔(dān)，且操作界面不友好；若是采用矩陣式按鍵，可以方便地輸入一個數(shù)值，使操作界面更具有人性化，且節(jié)約了寶貴的I/O口資源。通過對比，故采用方案二作為系統(tǒng)輸入模塊。 顯示模塊 方案構(gòu)思方案一：采用LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示采用LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，其特點是：其亮度較高；這種顯示方式接口，編程容易且管理簡單；不足的是，占用的I/O的線資源較多。如果采用單片機或CPLD/FPGA來控制的話，勢必存在浪費I/O口資源的問題。如圖131所示。圖 1