【正文】 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） （ 2021屆 ） 題 目 ： 基于單片機(jī)的簡易計(jì)算器 專業(yè)名稱： 電子信息工程技術(shù) 姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 08 級通信與信息技術(shù)班 指導(dǎo)教師： 2021年 12月 30日 摘要 [摘要 ] 近幾年單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其中電子產(chǎn)品的更新速度迅猛。計(jì)算器是日常生活中比較的常見的電子產(chǎn)品之一。如何才能使計(jì)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(jì)出更出色的計(jì)算器呢。 本設(shè)計(jì)是以 AT89S52 單片機(jī)為核心的計(jì)算器模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)，輸入采用 4 6矩陣鍵盤，可以進(jìn)行加、減、乘、除 9位帶符號數(shù)字運(yùn)算，并在 LCD1602 上顯示操作過程。 科技的進(jìn)步告別了以前復(fù)雜的模擬電路，一塊幾厘米平方的單片機(jī)可以省去很多繁瑣的電路。現(xiàn)在應(yīng)用較廣泛的是科學(xué)計(jì)算器，與我們?nèi)粘Ｋ玫暮唵斡?jì)算器有較大差別，除了能進(jìn)行加減乘除，科學(xué)計(jì)算器還可以進(jìn)行正數(shù)的四則運(yùn)算和乘方、開方運(yùn)算，具有指數(shù)、對數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)及存儲等計(jì)算功能。計(jì)算器的未來是小型化和輕便化 ,現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的使用太陽能電池的計(jì)算器 ,使用 ASIC 設(shè)計(jì)的計(jì)算器 ,如使用純軟件實(shí)現(xiàn)的計(jì)算器等，未來的智能化計(jì)算器將是我們的發(fā)展方向，更希望成為應(yīng)用廣泛的計(jì)算工具。 [關(guān)鍵詞 ] AT89S52 LCD1602 計(jì)算器 矩陣鍵盤 目錄 第一章 前言 ......................................................................1 系統(tǒng)開發(fā)背景 .................................................................1 系統(tǒng)開發(fā)意義 .................................................................1 設(shè)計(jì)目的 .....................................................................1 第二章 方案論證 ..................................................................2 方案構(gòu)思 .....................................................................2 方案比較與選擇 ..............................................................2 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及說明 ........................................................3 系統(tǒng)組成及總體框圖 ............................................................3 元件簡介 ......................................................................3 AT89S52 特點(diǎn) ................................................................3 74LS08 簡要說明 .............................................................9 LCD1602 液晶顯示屏 .........................................................12 第四章 設(shè)計(jì)原理分析 .............................................................15 設(shè)計(jì)方案的確定 .............................................................15 計(jì)算器硬件方案及硬件資源分配 .................................................15 硬件資源分配 ..............................................................15 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................................15 鍵盤電路的設(shè)計(jì) ............................................................17 顯示電路的設(shè)計(jì) ............................................................18 第五章 計(jì)算器的軟件設(shè)計(jì) .........................................................19 計(jì)算器的軟件規(guī)劃 .............................................................19 鍵盤掃描的程序設(shè)計(jì) ..........................................................19 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) ..........................................................19 主程序的設(shè)計(jì) ................................................................20 軟件的可靠性設(shè)計(jì) ............................................................20 結(jié)束語 ..........................................................................22 致謝 ............................................................................23 參考文獻(xiàn) ........................................................................24 附錄 ............................................................................25 附錄一：硬件實(shí)物圖 ..............................................................25 附錄二：系統(tǒng)程序清單 ............................................................26 1 第 一 章 前言 系統(tǒng)開發(fā)背景 隨著社會的發(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。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。如何使計(jì)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(jì)出更出色的計(jì)算器，使 其更好的為各個行業(yè)服務(wù)，成了如今電子領(lǐng)域重要的研究課題。 系統(tǒng)開發(fā)意義 今天，人們的日常生活中已經(jīng)離不開計(jì)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)校??。因此設(shè)計(jì)一款簡單實(shí)用的計(jì)算器會有很大的實(shí)際意義。 設(shè)計(jì)目的 本設(shè)計(jì)旨在進(jìn)一步掌握單片機(jī)理論知識，理解嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。通過本設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使我掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運(yùn)用本科階段所學(xué)軟、硬件知識分析實(shí)際問題，提高解決畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際問題的能力，為單片機(jī)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(shí)現(xiàn)計(jì)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(jì)LCD 和單片機(jī)的接口電路，以及利用單片機(jī)對液晶模塊的驅(qū)動和操作； 在充分分析內(nèi)部邏輯的概念，進(jìn)行軟件和調(diào)試，學(xué)會使用，并能夠以其為平臺設(shè)計(jì)出具有四則運(yùn)算能力簡易計(jì)算器的硬件電路和軟件程序。 2 第 二 章 方案論證 方案構(gòu)思 本設(shè)計(jì)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)；另外一 種是以 AT89S52 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 FPGA 以來 ,FPGA 的集成密度和性能提高很快 ,其集成密度最高達(dá) 500 萬門 /片以上 ,系統(tǒng)性能可達(dá)200MHz。由于 FPGA 器件集成度高 ,方便易用 ,開發(fā)和上市周期短 ,在數(shù)字設(shè)計(jì)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(dú)占鰲頭。 但是而基于 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(jì)算器而言，實(shí)用 FPGA 有點(diǎn)大材小用，成本太高。 方案二：采用 AT89S52 單片機(jī)是單片微型機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)廣泛用于智能產(chǎn)品，智能儀表，測控技術(shù)，智能接口等，具有操作簡單，實(shí)用方便，價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，而其中 AT89S52 以 MCS51 為內(nèi)核，是單片機(jī)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 通過以上兩種方案論證和比較，從設(shè)計(jì)的實(shí)用性，方便性和成本出發(fā)，選擇了以 AT89S52單片機(jī)作為中央處理單元進(jìn)行計(jì)算器的設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對六位浮點(diǎn)數(shù)的加減和三位浮點(diǎn)數(shù)的乘除運(yùn)算。 3 第 三 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及說明 系統(tǒng)組成及總體框圖 圖 系統(tǒng)組成及總體框圖 元件簡介 AT89S52 特點(diǎn) 圖 單片機(jī) AT89S52 主要性能： (1) ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 AT89S52 主控制模 塊 電源模塊 LCD 液晶顯示屏 模塊 編碼鍵盤模塊 與門模塊 4 ? 8K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz ? 三級加密程序存儲器 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 ? 八個中斷源 ? 全雙 工 UART 串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 掉電后中斷可喚醒 ? 看門狗定時器 ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? 掉電標(biāo)識符