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畢業(yè)論文-基于at89c51單片機的電子計算器設(shè)計(已修改)

2024-12-02 18:47 本頁面
 

【正文】 四川師范大學(xué)成都學(xué)院??飘厴I(yè)設(shè) 計 I 基于 AT89C51 單片機的 電子 計算器設(shè)計 摘 要 計算器一般是指 “ 電子計算器 ”, 該名詞由日文傳入中國。計算器是能進行數(shù)學(xué)運算的手持機器,擁有集成電路芯片,結(jié)構(gòu)簡單,功能較弱,但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉,因而廣泛運用于商業(yè)交中,也是必備的辦公用品。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展,單片機的應(yīng)用正在不斷深入,同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機往往作為一個核心部件來使用,但僅單片機方面的知識是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)、軟硬件結(jié)合,來加以完善。因此,單片機的應(yīng) 用已經(jīng)越來越貼近生活,用單片機來實現(xiàn)一些電子設(shè)計也變得容易起來。計算器在人們的日常中是比較的常見的電子產(chǎn)品之一??墒撬€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,本次設(shè)計是用單片機來設(shè)計的計算器。該設(shè)計系統(tǒng)是以 AT89C51 為單片機, P0 口作為輸入端,外接 4X4 的鍵盤。通過鍵盤掃描來對輸入數(shù)的控制,在 P1 口、 P2 口接了驅(qū)動電路,用來保證 LED 的工作正常。計算器將完成的功能有加,減,乘,除等功能。 關(guān)鍵詞 : 計算器 單片機 LCD 矩陣鍵盤 四川師范大學(xué)成都學(xué)院??飘厴I(yè)設(shè) 計 II Calculator design based on single chip microputer Abstract:Calculator generally refers to the electronic calculator, and the term is introduced to China by the Japanese. The calculator with the IC chip, simple structure, and weak function is able to perform mathematical operations on handheld machine. But it is easy using, simple operation and low price. So it is widely used in mercial transactions, and is also an essential office supplies. With the rapid development of science and technology in recent years, the application of SCM is the deepening and promote the traditional controlling detection technologies that are increasingly updated. In realtime detection and automatic control of microputer application system, the microcontroller is often used as a core ponent to use, but only the knowledge of the microcontroller is not enough, and should be based on the specific hardware architecture, hardware and software bination to make it perfect. So the application of SCM is more and more close to life, so using of single chip to achieve some electronic designs also bee easy. In the people daily life the calculator is one of the mon electronic products. But it is still in development, it will bee more powerful calculator in the future. According to such idea, the design is that SCM design calculator. The design system is based on AT89C51 microcontroller, P0 port as input, external 4X4 keyboard. In P1, P2mouth is connected with the drive circuit to ensure the normal work of LED. The calculator will plete add, subtract, multiply, divide and other function. KEYWORDS: calculator MCU LCD Matrix keyboard 四川師范大學(xué)成都學(xué)院??飘厴I(yè)設(shè)計 III 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................ 1 研究背景 ........................................................ 1 設(shè)計概要 ........................................................ 3 設(shè)計思路 ........................................................ 3 第 2 章 硬件設(shè)計 ........................................................ 4 鍵盤輸入模塊設(shè)計 ................................................ 4 LCD 顯示模塊設(shè)計 ................................................ 5 清零、音樂開關(guān)、開方和多次方運算功能模塊設(shè)計 .................... 6 電源模塊設(shè)計 .................................................... 6 主控模塊設(shè)計 .................................................... 7 第 3 章 軟件設(shè)計 ........................................................ 8 顯示程序設(shè)計 .................................................... 8 鍵掃程序設(shè)計 .................................................... 9 清零程序設(shè)計 ................................................... 10 聲音開關(guān)程序設(shè)計 ............................................... 11 總體設(shè)計 ....................................................... 12 第 4 章 系統(tǒng)仿真及原理圖 ............................................... 14 Proteus 仿真 ................................................... 14 Protel 原理圖 .................................................. 19 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................... 19 問題與分析 ..................................................... 19 系統(tǒng)演示 ....................................................... 20 第 6 章 總結(jié)與展望 ..................................................... 22 總結(jié) ........................................................... 22 展望 ........................................................... 23 參考文獻 .............................................................. 24 附錄 .................................................................. 26 四川師范大學(xué)成都學(xué)院??飘厴I(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 研究背景 單片機 發(fā)展現(xiàn)狀 單片機的發(fā)展現(xiàn)狀:使用壽命長;低電壓與低功耗化;發(fā)展速度越來越快;從 8位、 16 位到 32 位,數(shù)不勝數(shù),應(yīng)有盡有 ,部分與主流 C51 系列兼容,部分與之不兼容,它們各具特色,互補互成??v觀單片機的發(fā)展歷史,其有如下發(fā)展趨勢: 大容量、高性能 以往單片機內(nèi)的 ROM為 1KB~ 4KB,RAM 為 64~ 128B。但在需要復(fù)雜控制的場合 ,該存儲容量是不夠的 ,必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求 ,須運用新的工藝 ,使片內(nèi)存儲器大容量化。目前 ,單片機內(nèi) ROM 最大可達 64KB,RAM 最大為 2KB。另外單片機進一步改變 CPU的性能 ,加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集 (RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù) ,可 以大幅度提高運行速度。現(xiàn)指令速度最高者已達 100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒 ),并加強了位處理、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機高出 10 倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度 ,可以使用軟件模擬其 I/O 功能 ,由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。 串行擴展技術(shù) 在很長一段時間里 ,通用型單片機通過三總線結(jié)構(gòu)擴展外圍器件成為單片機應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價位 OTP(One Time Programble)及各種特殊類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展 ,加之處圍接口不斷進入片內(nèi) ,推動了單片機 “ 單片 ” 應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是 I2C、 SPI 等串行總線的引入 ,可以使單片機的引腳設(shè)計得更少 ,單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 8031 推出時的功耗達 630mW,而現(xiàn)在的單片機普遍都在 100mW 左右 ,隨著對單片機功耗要求越來越低 ,現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )和 CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 CMOS 雖然功耗較低 ,但由于其物理特征決定其工作速度不夠高 ,而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點 ,這些特 四川師范大學(xué)成都學(xué)院??飘厴I(yè)設(shè)計 2 征 ,更適合于在要求低功耗 ,電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。 微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲 (RAM)等集成在一塊單一的芯片上 ,增強型的單片機集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )等都集成在單一的芯片上 ,這樣單片機包含的單元電路就更多 ,功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做 ,制造出具有自己 特色的單片機芯片。 此外 ,現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕 ,這就要求單片機除了功能強和功耗低外 ,還要求其體積要小?,F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式 ,其中 SMD(表面封裝 )越來越受歡迎 ,使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。 主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多 ,各具特色 ,但仍以 80C51為核心的單片機占主流 ,兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品 ,ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond 系列單片機。所以 C8051 為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而 Microchip 公司 的 PIC 精簡指令集 (RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭 ,中國臺灣的 HOLTEK 公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增 ,與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢 ,占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA 公司的產(chǎn)品 ,日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi) ,這種情形將得以延續(xù) ,將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面 ,走的是依存互補 ,相輔相成、共同發(fā)展的道路。 計算器系統(tǒng)現(xiàn)狀 計算器一般由存儲器、鍵盤和機器設(shè)備等組成。鍵盤是計算器的輸入部件,一般采用接觸式或傳感式。為減小計算器的尺寸,一鍵常常有多種功能。顯示器是計算器的輸出部件,有 發(fā)光二極管顯示器或
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