【正文】 ..............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(jiǎn)介 ......................................................................3 AT89S52 特點(diǎn) ................................................................3 74LS08 簡(jiǎn)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(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。 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(hào)數(shù)字運(yùn)算，并在 LCD1602 上顯示操作過程。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） （ 2021屆 ） 題 目 ： 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易計(jì)算器 專業(yè)名稱： 電子信息工程技術(shù) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 08 級(jí)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。 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。電子產(chǎn)品的更新速度快就不足驚奇了。因此設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算器會(huì)有很大的實(shí)際意義。 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)。 方案二：采用 AT89S52 單片機(jī)是單片微型機(jī)的簡(jiǎn)稱，故又稱為微控制器 MCU（ Micro Control Unit）。 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(duì)六位浮點(diǎn)數(shù)的加減和三位浮點(diǎn)數(shù)的乘除運(yùn)算。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。 此外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏輯電平。 在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對(duì) P2 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 （ 2）其他引腳說明： RST：復(fù)位輸入。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。如 圖 。電容取 20PF 左右。復(fù)位后， P0～ P3輸出高電平； SP寄存器為 07H；其它寄存器全部清 0；不影響 RAM狀態(tài)。 ② 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，大多數(shù)約為 50us。 由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫，強(qiáng)電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體，在太空中工作的單片機(jī)控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，這決定了單片機(jī) CPU 于通用微機(jī) CPU 具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向： (1) 可靠性高； (2) 控制功能往往很強(qiáng)，數(shù)值計(jì)算交叉； (3) 指令系統(tǒng)比通用微處理器慢的多； (4) X 系列芯片取代； (5) 抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬。 采用的 LCD1602 液晶模塊是標(biāo)準(zhǔn) 16 針插座，接口電路如 圖 所示： 關(guān)于 LCD1602 的詳細(xì)資料見表 和表 。 當(dāng) RS和 RW共同為低電平時(shí) （ 00）可以寫入指令或者顯示地址； 當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)（ 01）可以讀入忙信號(hào)； 當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時(shí)（ 10）可以寫入數(shù)據(jù)。 表 LCD1602 指令表 指令 1 清顯示 指令碼 01H, 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置； 指令 2 光標(biāo)復(fù)位 指令碼 02H, 光標(biāo)返回到地址 00H位置 ； 指令 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D位 → 光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移； S 位 → 屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平有效，低電平無效； 指令 4 顯示開關(guān)控制 D 位 → 控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示； C 位 → 控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)； B 位 → 控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 ； 指令 5 光標(biāo)或顯示移位 S/C位 → 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6 功 能命令設(shè)置 DL位 高電平時(shí)為 4位數(shù)據(jù)總線，低電平時(shí)為 8位總線； N— 位低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示； F— 位低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符 ,高電平時(shí)為 5x10的點(diǎn)陣字符； 指令 7 字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置 指令 8 DDRAM地址設(shè)置 指令 9 讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF位 → 為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù) 指令 10 寫數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù) 14 2 、 LCD 的特點(diǎn)： （ 1）低壓微功耗； （ 2）平板型結(jié)構(gòu)； （ 3）被動(dòng)顯示型 (無眩光，不刺激人眼，不會(huì)引起眼睛疲勞 )； （ 4）顯示信息量大 (因?yàn)橄袼乜梢宰龅煤苄?)； （ 5）易于彩色化 (在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn) )； （ 6）無電磁輻射 (對(duì)人體安全，利于信息保密 )； （ 7）長壽命 (這種器件幾乎沒有什么劣化問題，因此壽命極長，但是液晶背光壽命有限，不過背光部分可以更換 )。 主程序進(jìn)行初始化，其他的程序選擇模塊式 的方式。 LCD液晶顯示屏 顯示輸出。而且，所用芯片數(shù)量越少，地址和數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性也就越小。進(jìn)行功能擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過修改軟件程序和少量硬件完成。 該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法。（如圖 所示為整個(gè)系統(tǒng)的原理圖） 圖 計(jì)算器原理圖 17 前面敘述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明，系統(tǒng)采用了比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案，所以該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的總外圍電路不會(huì)產(chǎn)生過多的干擾。編碼鍵盤是較多按鍵（ 20個(gè)以上）和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。 非編碼鍵盤 成本低廉。 最終電路如圖 ： 圖 LCD液晶顯示屏 顯示