【文章內(nèi)容簡介】 執(zhí)行。 Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線， 8051 和 8751 單片機，內(nèi)置有 4kB 的程序存儲器，當 EA 為高電平并且程序地址小于4kB 時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的 8031,EA 端必須接地。 在編程時， EA/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。 矩陣按鍵 鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機 對話輸入設備，用戶通過鍵盤向單片機輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，若無硬件去抖動電路時，應用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當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）是哪 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。 計算器設計總體思想 根據(jù)功能和指示要求，本系統(tǒng)選用以 MCS51 單片機為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對計算器的設計。 14 具體設計如下： 由于要設計的是簡單的計算器，可以進行四則運算，為了得到教好的顯示效果，采用 LCD 顯示數(shù)據(jù)和結果。 另外鍵盤包括數(shù)字鍵（ 09）、符號鍵（ +、 、 *、 /）、清除鍵和等號鍵，故只需要 16 個按鍵即可，設計中采用集成的計算機鍵盤。 執(zhí)行程序：開機顯示零，等待鍵入數(shù)值，當鍵入數(shù)字，通過 LCD 顯示出來，當鍵入 +、 、 *、 /運算符，計算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲，并等待再次鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會在 LCD 上輸出運算結果。 錯誤提示：當單片機執(zhí)行程序中有錯誤時，會在 LCD 上顯示相應的提示，如：當輸入的數(shù)值或計算器得到的結果大于計算器的顯示范圍時，計算器會在 LCD 上提示溢出；當除數(shù)為 0 時，計算器會在 LCD 上提示錯誤。 15 第 三 章 硬件系統(tǒng)設計 硬件系統(tǒng)是指構成微機系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和 輸出設備等組成。單片機實質(zhì)上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統(tǒng)。 本設計選用以 AT89S51 單片機為主控單元。顯示部分：采用 LCD 靜態(tài)顯示。按鍵部分，采用 4*4 鍵盤。 硬件電路原理圖如圖 所示： 圖 硬件電路原理圖 16 鍵盤接口電路 計算機輸入數(shù)字和其他功能按鍵時要用到很多按鍵，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的 I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這樣的方式，而是 采用矩陣鍵盤的方式。矩陣鍵盤采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的數(shù)量就為 4*4 個。這樣行列式鍵盤結構能有效的提高單片機系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 計算器的鍵盤布局如圖 所示：一般有 16 個鍵組成，在單片機中正好有一個 P 端口實現(xiàn) 16 個按鍵功能，這種形式在單片機系統(tǒng)中最常用。 圖 矩陣鍵盤內(nèi)部電路 LCD 顯示模塊 本設計采用 LCD 液晶顯示器來顯示輸出數(shù)據(jù)。 LCD 的特性有： +5V 電壓，對比可調(diào)度； 內(nèi)含復位電路； 提供各種控制 17 命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能； 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM。內(nèi)建有 160 個 5X7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM。 8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 本設計通過 D0D7 引腳向 LCD 寫指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使 LCD 實現(xiàn)不同的功能或顯示相應的數(shù)據(jù)。其接口電路如圖 所示。 圖 LCD 接口電路 LCD 的引腳說明如表 所示： 表 LCD 的引腳說明 符號 引腳說明 符號 引腳說明 VSS 電源地 DB4 Data I/O VDD 電源正極（ +5V） DB5 Data I/O V0 液晶顯示偏壓輸入 DB6 Data I/O RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） DB7 Data I/O R/W 讀寫控制信號（ H/L） CS1 片選 IC1 信號 E 使能信號 CS2 片選 IC2 信號 DB0 Data I/O RST 復位端（ H：正常工作，L：復位） DB1 Data I/O VEE 負電源輸出（ 10V） DB2 Data I/O BLA 背光源正極（ +） DB3 Data I/O BLK 背光源正極 18 運算 模塊 MCS51 單片機是在一塊芯片中集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時器 /計數(shù)器和多功能 I/O 等計算機所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由以下功能部件組成，即微處理器 (CPU)，數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，程序存儲器（ ROM/EPROM），并行 I/O 口，串行口，定時器 /計數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的一些功能，通過使用單 片機編寫的程序可以實現(xiàn)高智能、高效率以及高可靠性， 因此采用單片機作為計算器的主要功能部件，可以很快的實現(xiàn)運算功能。 運算模塊由鍵盤和顯示屏組成。 單片機通過按鍵來實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)和操作方式的控制，在運算過程中， 對所設的數(shù)據(jù)進行四則運算時，要先確定選用的是哪一個運算符，若是 +或 *，則要判斷結果是否會溢出，溢出則顯示錯誤提示，沒有溢出則顯示運算結果，若是 /，則要判斷除數(shù)是否為零，為零時顯示錯誤提示，不為零顯示運算結果。 19 第 四 章 軟件設計 匯編語言和 C 語言的特點及選擇 本設計是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案 ，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時，常用的是匯編語言和 C 語言。機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結構類型豐富，具有結構化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。 由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當?shù)呢S富， CPU 的處理速度非常的快。用 C 語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用 C 語言編寫軟件程序。 主程序的設計詳見附錄三 。 鍵掃 程序設 計 鍵掃程序的過程為： 開始時， 先判斷是否有鍵閉合， 無鍵閉合時，返回繼續(xù)判斷，有鍵閉合時，