【正文】 單片機(jī)的簡(jiǎn)易計(jì)算器畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 .................................................................. 1 第一章 緒 論 ........................................................... 1 第二章 方案論證與設(shè)計(jì) ................................................ 2 2． 1 設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方法 ............................................... 2 2． 2方案論證與設(shè)計(jì) ................................................... 2 第三章 硬件模塊介紹 .................................................... 4 運(yùn)算模塊 .......................................................... 4 單片機(jī) (AT89C51) ................................................... 5 單片機(jī) (AT89S51)的引腳功能 ..................................... 5 引腳介紹 ...................................................... 6 3． 3 74ls245 芯片 ................................................... 10 74ls245 芯片如圖 37所示 ............................................. 10 輸入模塊 ........................................................ 10 鍵盤介紹 .................................................... 11 顯示模塊 ......................................................... 12 .1 數(shù)碼 ........................................................ 13 數(shù)碼管的分類 ................................................. 13 第四章 軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 15 LED 顯示程序流程圖設(shè)計(jì) ........................................... 15 讀鍵輸入程序流程圖設(shè)計(jì) ........................................... 15 主程序流程圖設(shè)計(jì) ................................................. 16 第 2 頁 第五章 仿真及調(diào)試 .................................................... 18 總 結(jié) ................................................................. 19 參考文獻(xiàn) .............................................................. 20 附錄 1 簡(jiǎn)易計(jì)算器源程序 ............................................. 21 附 錄 2 仿真電路設(shè)計(jì)圖 ............................................... 32 第 1 頁 摘 要 計(jì)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(qiáng)大的計(jì)算器，基于這樣的理念，本次設(shè)計(jì)是用單片機(jī)來設(shè)計(jì)的八位計(jì)算器。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)是以 AT89C51 為單片機(jī)， 用 74LS245 為顯示位控制， P1口作為輸入端，外接 4X4 的鍵盤，通過鍵盤掃描來對(duì)輸入數(shù)的控制，并外接驅(qū)動(dòng)電路，系統(tǒng)采用 LED 數(shù)碼管作為顯示器，軟件程序采用均采用 C語言編寫，便于移植與升級(jí)。報(bào)告詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。 計(jì)算器將完成的功能有 整數(shù)的 加，減，乘，除等功能。 關(guān)鍵字 計(jì)算 器 數(shù)碼管 74LS245 第 1 頁 第一章 緒 論 隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，人們的生活水平在逐步的提高，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 , 單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)越來越貼近生活，用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)一些電子設(shè)計(jì)也變得容易起來。 近年來，單片機(jī)以其體積小、價(jià)格廉、面向控制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在各種工業(yè)控制、儀器儀表、設(shè)備、產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化方面獲得了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身 的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo) 。 本設(shè)計(jì)采用 80S51 芯片，實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算器設(shè)計(jì)。允許對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加減乘除運(yùn)算及 LED 顯示。如果設(shè)計(jì)對(duì)象是更為復(fù)雜的計(jì)算器系統(tǒng)，其實(shí)際原理與方法與本設(shè)計(jì)基本相同。另外，實(shí)例所設(shè)計(jì)的計(jì)算器是用 LED 數(shù)碼管顯示的，當(dāng)然也可以用其他的器件顯示，如 LED 顯示屏，這樣就可以顯示出更多的字符，在此基礎(chǔ)上，還可以編寫更加完善的程序來實(shí)現(xiàn)更多的計(jì)算功能。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，必須非常熟悉單片機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)，同時(shí) 還要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程有很好的把握，將單片機(jī)和其他模塊完整的銜接。 第 2 頁 第二章 方案論證與設(shè)計(jì) 2． 1 設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方法 為了滿足計(jì)算器的基本要求，可以基本的運(yùn)算（加減乘除），數(shù)據(jù)歸零和出錯(cuò)警告提示，我們采用基于單片機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算器，并用 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)， 4*4 的矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。設(shè)計(jì)仿真和調(diào)試要用到 Protues 、 Keil等軟件。 2． 2 方案論證與設(shè)計(jì) 根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用 MCS 51 單片機(jī)為主控機(jī)。通過擴(kuò)展必要的外圍接口 電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算器的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)考慮如下： ① 由于要設(shè)計(jì) 的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器，可以進(jìn)行四則運(yùn)算，對(duì)數(shù)字的大小范圍要求不高故 我們采用可以進(jìn)行四位數(shù)字的運(yùn)算，選用 8 個(gè) LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。 ② 另外鍵盤包括數(shù)字鍵（ 0～ 9）、符號(hào)鍵（ +、 、 、 247。 ）、清除鍵和等號(hào)鍵，故只需要 16 個(gè)按鍵即可。 系統(tǒng)模塊圖： 第 3 頁 圖 21 系統(tǒng)模塊圖 根據(jù)需要我們可以采用自上而下的程序設(shè)計(jì)方法，此方法先從主程序開始設(shè)計(jì)，然后再編制各從屬程序和子程序，層層細(xì)化逐步求精，最終完成一個(gè)復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)。這種方法比較符合人們的日常思維，缺點(diǎn)是一級(jí)的 程序錯(cuò)誤會(huì)對(duì)整個(gè)程序產(chǎn)生影響。程序流程圖如圖 22所示： 圖 22 程序流程圖 第 4 頁 第三章 硬件模塊介紹 運(yùn)算模塊 MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多功能I/O等一臺(tái)計(jì)算機(jī)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(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM）、并行 I/O 口、串行口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤 其是特殊的獨(dú)特的一些功能，通過使用單片機(jī)編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！因此我們采用單片機(jī)作為計(jì)算器的主要功能部件，可以進(jìn)行很快地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能 ，如圖 21所示： 圖 31 單片機(jī)芯片 第 5 頁 單片機(jī) (AT89C51) 單片機(jī)是我們電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化必不可少的電子元器件，它的外觀如圖 32所示： 圖 32 單片機(jī)外觀圖 單片機(jī) (AT89S51)的引腳功能 51 系列單片機(jī) 803 8051 及 89c51/89s51 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)。上圖是它們的引腳配置 :40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用 ,如圖 33所示： 第 6 頁 圖 33 引腳圖 引腳介紹 電源引腳 Vcc 40 腳 正電源腳，工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 , 引腳功能一樣。 GND 20 腳 接地端 。 外接晶體引腳 外接晶體引腳如圖 34所示： 圖 34 外接晶體管引腳 Pin19:時(shí)鐘 XTAL1 腳， Pin18:時(shí)鐘 XTAL2 腳， XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。 型號(hào)同樣為 AT89C51 的芯片，在其后面還有頻率編號(hào)，有 12,16,20,24MHz 可選。大家在購買和選用時(shí)要注意了。如 AT89C51 24PC 就是最高振蕩頻率為 24MHz,40P6 封裝的普通商用芯片。 復(fù)位 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P0－ P3口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 0000H 處開始運(yùn)行程序。常用的復(fù)位電路如下 第 7 頁 圖 35所示。 圖 35 復(fù)位電路圖