【正文】 電子信息工程專業(yè)綜合課程設計任務書 設計 題目 基于單片機的 多功能 計算器 設計 設計類型 應用型 導師姓名 林澤坤 史俊 主要內(nèi)容及目標 使用 AT89C51 單片機設計一個多功能計算器，主要用到矩陣鍵盤， LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) 。要求進行硬件、軟件系統(tǒng)設計。 該計算器可以實現(xiàn)基本的計算還可以實現(xiàn)計時和倒計時的功能。 要求： （ 1） 6 位數(shù)范圍內(nèi)的計算 顯示 （ 2） 要有錯誤提示 具有的設計條件 需要購買單片機、 數(shù)據(jù)緩沖 器 、開關 等電子元件一批。大約 20 元。 計劃學生數(shù)及任務 計劃需要 3 人 計劃設計進程 從接題開始收集資料、準備設計 第 1 周 畫出設計框圖，制定設計方案 第 2 周 畫出電路原理圖， 編寫軟件程序； 進行實驗 、 電路調(diào)試和完善，同時編寫設計報告 參考文獻 （ 1）《 跟我學用單片機 》 肖洪兵 第 2 版 北京：北京航空航天大學出版社 , （ 2）《 單片機高級教程 》 何立民 第 1 版．北京：北京航空航天大學出版社 ， （ 3）《 單片機基礎 》 李廣第 第 1 版．北京：北京航空航天大學出版社， 2 摘要： 單片機的出現(xiàn)是計算機制造技術(shù)高速發(fā)展的 產(chǎn)物，它是嵌入式控制系統(tǒng)的核心，如今，它已廣泛的應用到我們生活中的各個領域，電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。我們這次設計的多功能科學計算器也是利用 AT89C51 單片機 制作而成。 該計算器設計是采用 C語言編寫，實現(xiàn)了六位數(shù)范圍內(nèi)的加、減、乘、除基本的四則運算，此外該計算器除了具備基本的計算功能以外還具有計時和倒計時的功能，也就是說該計算器具有兩個工作模式，計算模式和計時模式，而計時模式里又包含正計時和倒計時的功能，這樣一個簡易的計算器實現(xiàn)了多功能，比較實用和方便。 該設計電路是采用 AT89C51 單片機為主要控 制電路，然后使用 74LS245 緩沖驅(qū)動電路驅(qū)動六位 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)， 利用 加上 4 4矩陣鍵盤 完成電路的實際操作。電路比較簡單，但是很實用方便。 關鍵字 ： AT89C51 多功能 74LS245 LED 矩陣鍵盤 3 目錄 ........................................................................................................................4 ........................................................................................................................4 ： .....................................................................................................................5 ： ...................................................................................................6 ........................................................................................................................6 .....................................................................................................................7 ........................................................................................................................8 ..................................................................................................................................9 ..........................................................................................................9 ..........................................................................................................9 ........................................................................................................................9 .....................................................................................................................9 4硬件設計 ................................................................................................................................. 11 ............................................................................................................... 11 硬件電路圖 .................................................................................................................. 12 4． 3引腳鎖定 ..................................................................................................................... 12 ......................................................................................................................... 12 ............................................................................................................... 12 ............................................................................................................ 13 ............................................................................................................ 14 ..................................................................................................... 14 ........................................................................................................... 15 ....................................................................................................................................... 15 ................................................................................................................................ 16 附錄（程序清單） ...................................................................................................................... 16 4 基于單片機的 多功能計算器 設計 方案一：采用獨立式按鍵作為輸入模塊，其特點：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 1 所示： VCCKey110KR6VCCKey210KR7VCCKey310KR8VCCKey410KR9P34P35P36P33 圖 1 獨立的功能按鍵 方案二：采用矩陣式鍵盤作為輸入電路，其特點：電路和軟件稍復雜，但相比之下，當鍵數(shù)越多時越節(jié)約 I/O 口，比較節(jié)省資源。 其原理圖如圖 2 所示： 5 S2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPBS17SWPBP10 P11 P12 P13P15P16P17P14 圖 2 矩陣鍵盤輸入 本設計使用鍵盤輸入預置 用于計算或計時 ， 按鍵較多。若采用獨立按鍵，需 頻繁按鍵，為軟件設計增加負擔，且操作界面不友好。若采用矩陣式按鍵，可以方便地輸入一個 數(shù) 值，使操作界面更具人性化，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。 ： 方案一：用 LCD 顯示，要用 LCD 顯示，需要學習其專用的驅(qū)動控制芯片，比如 HD61203，軟件實現(xiàn)較為復雜，且 LCD 的價格昂貴。 方案二： 采用 LED數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示，雖然其顯示亮度高，但是如果顯示器的位數(shù)較多，需要增加鎖存器，故 而 靜態(tài)顯示占用 I/O 口線較多 ,CPU 的開銷較大。 方案三： 采用 LED 數(shù)碼管并行動態(tài)顯示，顯示亮度不及靜態(tài)顯示，但電路簡單，適合于顯示位數(shù)較多的情況。 表 1 用 LED 顯示器顯示十六位進制數(shù)的字形代碼在下圖表示： 字型 共陽極 代 碼 共陰極代碼 字型 共陽極代碼 共陰極代碼 0 COH 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 6 7 F8H 07H 滅 FFH 00H 8 80H 7FH 綜上所述，采用方案三 并 行 動 態(tài)顯示是本設計最佳顯示方案。 LED 數(shù)碼管 顯示器由 6 個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為 6 段 LED 顯示器，其排列形狀如 上。 注：該設計電路中的 6 段 LED 數(shù)碼 顯示器 是共陽極的。 模塊 功能介紹 ： 模塊 該設計的驅(qū)動電路是 由 74LS245來驅(qū)動的 。 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 LED 或者其他的設備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可 雙向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當 8051 單片機的 P0 口總線負載達到或超過 P0 最大負載能力時，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動器。 當片選端 /CE 低電平有效時， AB/BA=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） AB/B