【文章內(nèi)容簡介】 腳：5V 正電源為 VDD。 第 3 腳：VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整的端口，對比度的強(qiáng)弱由接電源的不同決定，對比度的調(diào)整可以通過一個 10k 的電位器。 第 4 腳：RS 是寄存器選擇，高水平的數(shù)據(jù)寄存器，低選擇指令寄存器。 第 5 腳：R / W 的讀和寫信號線，高水平低的讀操作，寫操作。 第 6 腳：使能端 E，當(dāng) E 端由 1 至 0 時，液晶模塊中的命令開始被運(yùn)行。 第 7 至 14 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 液晶顯示模塊電路液晶模塊的電路的連接圖如圖 所示，LCD1602 一共有 16 個引腳，引腳1 和引腳 2 分別接到了電路的地和電源，這 2 個腳是液晶工作時電源輸入端引腳。而第 3 引腳則是通過一個 10K 的滑動電阻器連接到地端，可通過調(diào)節(jié)該電位器來調(diào)節(jié)液晶的清晰度。第 4 腳是液晶的寄存器控制腳，接到了單片機(jī)的 P12 腳上。第 5 腳是液晶的讀寫控制腳，接到了單片機(jī)的 P13 腳上。第 6 腳是液晶的使能端腳，接到了單片機(jī)的 P14 腳上。第 7 腳到第 14 腳是液晶的數(shù)據(jù)/地址 8 位總線，接到了單片機(jī)的 P0 口上。最后第 15 腳和第 16 腳是液晶的背光電源腳，直接連接系統(tǒng) VCC 和 GND。 圖 液晶模塊連接圖本科生課程設(shè)計（論文）8 電源電路的設(shè)計本設(shè)計是采用 USB 借口提供電源供電的，由于通過 USB 的電源輸出的電壓都為 5V，符合給單片機(jī)和液晶的供電電壓，所以可以直接給單片機(jī)和液晶供電，電源電路設(shè)計較為簡單，不需要加穩(wěn)壓和降壓電路，只需要一個 USB 接口和按鍵開關(guān)即可，電源電路的連接圖如圖 所示。 圖 電源電路 按鍵電路設(shè)計按鍵電路的設(shè)計是采用 4*4 的是 16 個按鍵的矩陣式按鍵。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對話輸入設(shè)備，用戶通過鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖的動電路時，應(yīng)用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當(dāng)有多個鍵同時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省 I/O 口的方法,按鍵數(shù)目越多節(jié)省 I/O 口就越可觀，思路：先判斷某一列（行）是否有按鍵按下，再判斷該行（列）是那一只鍵按下。但是，在程序的寫法上，采用了最簡單的方法，使得程序效率最高。本程序中，如果檢測到某鍵按下了，就不再檢測其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要，又能節(jié)省大量的 CPU 時間。本鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于：不用專門的按鍵延時程序，提高了 CPU 效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用 CPU 時最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。本設(shè)計由于用到的按鍵比較多，故采用矩陣鍵盤的方式和單片機(jī)進(jìn)行連接，J1123 456SW1VCC本科生課程設(shè)計（論文）9K123456780P不同按鍵按下具有不同的按鍵功能，本設(shè)計共用到的按鍵共 16 個，除去 10 個數(shù)字鍵后，剩下的六個按鍵功能分別為加、減、乘、除、等于、清除。按鍵的連接圖 所示。 圖 按鍵電路 總體電路圖設(shè)計總體電路圖見附錄 I 所示。本科生課程設(shè)計（論文）10第 4 章 軟件設(shè)計 主程序流程圖設(shè)計主程序的功能主要是 LCD 顯示與清屏、液晶的光標(biāo)定位、液晶初始化、鍵盤掃描、按鍵處理、子程序調(diào)用和判斷當(dāng)前狀態(tài)等。主程序的設(shè)計是整個程序設(shè)計的最重要的部分，不僅可以體現(xiàn)設(shè)計人的思想結(jié)構(gòu)，還可以體現(xiàn)出設(shè)計人對設(shè)計理解的深度和認(rèn)識的程度。主程序流程圖如下圖 所示。Y 是否N圖 主程序流程圖 子程序流程圖設(shè)計子程序設(shè)計包括鍵盤掃描子程序和顯示模塊子程序的設(shè)計。開始系統(tǒng)初始化LCD 顯示按鍵處理判斷當(dāng)前狀態(tài)是否繼續(xù)進(jìn)行?結(jié)束本科生課程設(shè)計（論文）11鍵盤掃描子程序，首先讀出P1的低四位，然后讀出P1 口的高四位。然后鍵值并顯示緩存。然后將鍵如的值轉(zhuǎn)換為ASCII碼然后就可以軟件來設(shè)置硬件按鍵各個鍵代表的內(nèi)容。讀鍵程序使用的是反轉(zhuǎn)法讀鍵，不管鍵盤矩陣的規(guī)模大小，均進(jìn)行兩次讀鍵。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤信息（列信息）；第二次所有列線均輸出低電平，從所有行線讀入鍵盤信息（行信息）。數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序。顯示模塊程序首先要對顯示模塊進(jìn)行初始化；然后控制光標(biāo)的位置；定義液晶顯示的控制端口，用SBIT指令完成；然后設(shè)置清屏、關(guān)閉顯示、歸位、開顯示、顯示位置的首地址等等。子程序的設(shè)計是整個設(shè)計的中間部分，用于主程序中的指令的調(diào)用，主要是運(yùn)算部分的加、減、乘、除和功能部分的等于、清零等。除此之外,在本設(shè)計中又添加了錯誤顯示和負(fù)數(shù)運(yùn)算的功能。 N Y 圖 子程序流程圖清屏掃描鍵盤加減乘除運(yùn)算子程序液晶顯示返回開始顯示結(jié)束？本科生課程設(shè)計（論文）12第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試是整個系統(tǒng)功能否實現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個調(diào)試過程分為兩大部分：硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試主要工具是萬用表和烙鐵等工具，主要是為了排查板子焊錯線、焊少線、短路和斷路等情況。可通過電壓、電流、電阻等物理量的測量，再進(jìn)行推測，最終發(fā)現(xiàn)存在問題的地方，利用烙鐵進(jìn)行維修。通常軟件調(diào)試應(yīng)具備四種技能，跟蹤、斷點、查看變量和更改數(shù)值等。整個程序是一個主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個子程序模塊進(jìn)行分別調(diào)試。 實驗數(shù)據(jù)與分析本設(shè)計是簡易計算器的設(shè)計，由單片機(jī)最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤、液晶顯示、晶振電路等部分組成，具體實物如下圖 所示。 圖 實物圖 此設(shè)計是簡易計算器的設(shè)計，除存在一些簡單的運(yùn)算如：加、減、乘、除等基本運(yùn)算外，還有錯誤顯示、負(fù)數(shù)運(yùn)算等部分功能，以下為實物運(yùn)行狀態(tài)下的簡本科生課程設(shè)計（論文）13單運(yùn)行的結(jié)果：1）加減法運(yùn)算：例如 9 加 6 等于 15 得運(yùn)算如下圖 所示，9 減 4 等于 5的運(yùn)算如圖 所示。圖 加法運(yùn)算 圖 減法運(yùn)算2）乘除法運(yùn)算：例如 2 乘以 8 等于 16 的運(yùn)算如下圖 所示，99 除以 9 等于 11 的運(yùn)算如下圖 所示。圖 乘法運(yùn)算 圖 除法運(yùn)算 本次設(shè)計加減法的最高位只能為 4 位數(shù)，超過四位數(shù)將不顯示，運(yùn)行結(jié)果將只會運(yùn)行之前顯示的前四位數(shù)之間的運(yùn)算，也就是說當(dāng)按鍵被按下五次，五次之間沒有運(yùn)算符號鍵的按下時，將只顯示前四次的按鍵結(jié)果，同時不顯示的數(shù)也不會參與運(yùn)算。 簡易計算器的設(shè)計不僅只有加、減、乘、除等基本運(yùn)算，而且還有負(fù)數(shù)運(yùn)算和錯誤顯示的功能，使得計算器更加靈活，應(yīng)用更為方便，所適用的場合也越來越多。本科生課程設(shè)計（論文）143）錯誤顯示：當(dāng)除數(shù)為 0 時出現(xiàn)錯誤顯示，例如 22 除以 0 出現(xiàn)錯誤的運(yùn)算如下圖 所示。 圖 錯誤顯示4）負(fù)數(shù)運(yùn)算：例如 3 減去 9 等于負(fù) 6 的運(yùn)算如下圖 所示。圖 負(fù)數(shù)運(yùn)算以上為簡易計算器的加、減、乘、除及負(fù)數(shù)運(yùn)算和錯誤顯示的結(jié)果，從顯示中可以看出來本次設(shè)計的程序是對的，運(yùn)算結(jié)果沒有錯誤，這也間接告訴我們中間的焊接過程也沒有出現(xiàn)問題，所以總結(jié)來說，本次設(shè)計還是比較成功的。本科生課程設(shè)計（論文）15第 6 章 課程設(shè)計總結(jié)單片機(jī)課程設(shè)計終于結(jié)束了，通過緊張的工作，完成了我的設(shè)計任務(wù)簡易計算器的設(shè)計。總的來說，這次課程設(shè)計是還算成功的。當(dāng)然，這其中也經(jīng)歷了許多坎坷，但是在我的堅持不懈下，在郭老師的細(xì)心指導(dǎo)下，在同學(xué)們的熱情幫助下，最終克服了種種困難，取得了成功。 剛開始接到這個計算器的課程設(shè)計任務(wù)時，因為以前動手實踐做過類似的題目，于是在腦海中初步構(gòu)建了編寫程序的一些控制程序。但是由于缺乏編寫大量程序的經(jīng)驗，不能如行云流水般的將全部的各部分代碼寫出，于是去網(wǎng)上查找相關(guān)資料，了解計算器的輸入控制原理、運(yùn)算處理以及顯示的原理。了解之后自己嘗試編寫程序，在此過程中，其中鍵盤掃描和動態(tài)掃描顯示掃描程序困擾了我很久，經(jīng)過幾天的辛苦工作，終于初步把所需要的程序編好了，于是就用 Keil uversion5 進(jìn)行仿真，在仿真期間也發(fā)現(xiàn)了許多錯誤，基本上都是平日容易犯的錯誤，比如忘記了子程序標(biāo)號、死循環(huán)程序、標(biāo)點符號的漏寫等。經(jīng)過反復(fù)的編譯差錯，仿真編譯通過后，Keil 生成的 Hex Hex 文件導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)軟件與硬件不能夠?qū)?yīng)協(xié)調(diào)工作，于是分別對軟件和硬件進(jìn)行檢查，經(jīng)過反復(fù)的仿真調(diào)試，并且在郭老師和同學(xué)的熱心幫助和自己對每