【文章內(nèi)容簡介】 算器系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)，從而可以根據(jù)需要隨時的讀入和寫出。雖然處理速度比ARM 速度慢，但是用來設(shè)計計算器還是能滿足要求，而且單片機的接口簡單，方便我們使用，同時降低了我們的設(shè)計成本。因此我們選擇單片機來實現(xiàn)的方案 。用 8051 單片機作為中央處理單元進行計算器的設(shè)計。 針對軟件編程，看個人習慣，用匯編來實現(xiàn)或者用 C 語言程序來實現(xiàn)都可以。 C語言可能會更加簡短和容易理解，實現(xiàn)起來比匯編要快一點。 總結(jié) 采 用 方案四利用 單片機來實現(xiàn)，對單片機快速發(fā)展的時代， 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入。 研究單片機，熟練單片機的開發(fā)流程對應(yīng)屆畢業(yè)生來說是很有難度且有重要意義的，通過自己對這次簡易計算器的設(shè)計和實踐，能夠掌握單片機的設(shè)計流程及基本原理，對單片機的認識有個質(zhì)的飛躍。 作為大學生的我們，尤其是電子信息專業(yè)的我們，對于開發(fā)單片機，探 索單片機，增強自己的專業(yè)技術(shù)技能，為我國的高科技技術(shù)貢獻一份自己力所能及的力量更是特別重要。 系統(tǒng)模塊圖 ： 單 片 機 顯示 模塊 輸入 模塊 第三章 硬件模塊介紹 單片機 80C51 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等一臺計算機所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，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，尤其是特殊的獨特的一些功能，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！因此我們采用單片機作為計算器的主要功能部件，可以進行很快地實現(xiàn)運算功能 ，如圖 21所示： 輸入模塊：鍵盤掃描 計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，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種方式 。為此，我們引入了矩陣鍵盤的應(yīng)用，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(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為 4 4 個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 矩陣鍵盤的工作原理： 計算器的鍵盤布局如圖 2 所示：一般有 16 個鍵組成，在單片機中正好可以用一個 P 口實現(xiàn) 16 個按鍵功能，這種形式在單片機系統(tǒng)中也最常用。 圖 2：矩陣鍵盤布局圖 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + = * / P30 P31 P32 P33 P34 p35 p36 p37 圖 3：矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖 由圖 3 矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖可以知道， 當無按鍵閉合時， P30~P33 與P34~P37 之間開路。當有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。判斷有無按鍵按下的方法是：第一步，置列線 P34~P37 為輸入狀態(tài)，從行線 P30~P33 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線 P34~P37 讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應(yīng)行線上有鍵按下。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編 號。 但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作， 因此須等到按鍵釋放后， 再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。 運算模塊：單片機控制 AT80C51 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 等一臺計算機所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，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）。 [3][5] 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，尤其是特殊的獨特的一些功能，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！因此我們采用單片機作為計算器的主要功能部件，可以進行很快地實現(xiàn)運算功能。 顯示模塊： LCD1602 本設(shè)計采用 LCD 液晶顯示器來顯示輸出數(shù)據(jù)。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(yīng)數(shù)據(jù)。 第四章 軟件設(shè)計 讀鍵輸入程序流程圖設(shè)計 為了實現(xiàn)鍵盤的數(shù)據(jù)輸入功能和命令處理功能，每個鍵都有其處理子程序，為此每個鍵都對應(yīng)一個碼 —— 鍵碼。為了得到被按鍵 的鍵碼，現(xiàn)使用行掃描法識別按鍵。列掃描信號進行讀入行的信號判斷該列是否有列的輸出 —— 是則進行按照行列計算鍵盤的值，查表取得鍵碼并返回 —— 若否則進行再次掃描。其程序框圖如下： 是 否 開始 初始化地址參數(shù) 輸出列掃描信號 列掃描信號移位 讀入行信號 該列有鍵輸入 ？ 4 列掃描完？ 返回 按照行列計算鍵值 查表得鍵碼 等待按鍵釋放 返回 主程序流程圖設(shè)計 運算主程序設(shè)計 首先初始化參數(shù)，送 LED 低位顯示“ 0”，高位不顯示。然后掃描鍵盤看是否有鍵輸入，若有，讀取鍵碼。判斷鍵碼是數(shù)字鍵、 清零鍵還是功能鍵（“ +”“ ”“ *”“ /”“ =” ） ，是數(shù)值鍵則送 LED 顯示并保存數(shù)值，是清零鍵則做清零處理，是功能鍵則又判斷是“ =”還是運算鍵，若是“ =”則計算最后結(jié)果并送 LED 顯示，若是運算鍵則保存相對運算程序的首地址。運算主程序框圖如34 所示 ： 圖 運算主程序框圖 開 始 初始化參數(shù) LCD 顯示 有鍵輸入 讀取鍵碼 數(shù) 字鍵盤 輸入數(shù)值 數(shù)值送顯示緩沖 鍵碼是？ 清零鍵 功能鍵盤 狀態(tài)清零 根據(jù)上次功能鍵和輸入的數(shù)據(jù)計算結(jié)果 本次功能鍵 是“ =” 其它鍵 計 算最 后結(jié)果 保存結(jié)果和功能鍵 結(jié)果送顯示緩沖 等待數(shù)值鍵入 最后總結(jié) ： 本設(shè)計采用 80S51 芯片，實現(xiàn)了利用單片機進行了一個簡單計算器設(shè)計。允許對輸入數(shù)據(jù)進行加減乘除運算及 LCD 顯示。如果設(shè)計對象是更為復(fù)雜的計算器系統(tǒng)，其實際原理與方法與本設(shè)計基本相同。 另外，實例所設(shè)計的計算器是用 LCD 液晶顯示的，當然也可以用其他的 器件顯示，這樣就可以顯示出更多的字符，在此基礎(chǔ)上，還可以編寫更加完善的程序來實現(xiàn)更多的計算功能。 設(shè)計的關(guān)鍵所在，必須非常熟悉單片機的原理與結(jié)構(gòu)，同時還要對整個設(shè)計流程有很好的把握，將單片機和其他模塊完整的銜接。 第五章 硬軟件的調(diào)試 調(diào)試 一般 LCD 易出現(xiàn)的現(xiàn)象，我再做實驗的時候遇到過以下幾種情況： 狀態(tài) 1 上電之后， 1601 的第一行全黑，即 16 個 5x8 黑塊 產(chǎn)生原因：液晶根本就沒有進行初始化操作，需要檢查連線或 者程序 。運氣不好的情況下就是整塊 LCD 是壞的。 狀態(tài) 2 運算結(jié)果顯示亂碼 產(chǎn)生原因：在本作品的程序中，我只設(shè)計了最多三位數(shù)運算，結(jié)果最多只能顯示四位數(shù)，超過了就不能夠正常的運算或顯示，如果要實現(xiàn)更多的位的運算或顯示更多的位的數(shù)則需要在程序中做些改動。 實驗結(jié)果與性能達標 我的計算器只能進行最多三位數(shù)結(jié)果最多顯示四位數(shù)的四則運算，如果要進行更大的數(shù)的運算則只需要在程序中稍加改動即可。 結(jié)論 經(jīng)過近兩個月的努力，終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計。剛開始，我們頭緒不是很清楚，不知道從哪里入手，但通過老師的耐心指導(dǎo)并和同學認真研究設(shè)計課題， 跑圖書館查資料、確定基本設(shè)計方案、對所用芯片功能進行查找、調(diào)試、上機仿 真等，經(jīng)歷了一次次的困難，卻積累了很多寶貴的經(jīng)驗。在整個設(shè)計的過程中遇到的問題主要有以下三點，第一：基礎(chǔ)知識掌握的不牢固，主要表現(xiàn)在一些常用到的應(yīng)用軟件缺少應(yīng)用，體現(xiàn)在畫電路圖和系統(tǒng)的仿真的時候，對這些軟件的操作不熟練，浪費了很 多 時間 。第三：相關(guān)知識掌握的不夠全面，缺少系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗。 這次設(shè)計進一步端了我的學習態(tài)度，學會了實事求是，嚴謹?shù)淖黠L，對自己要嚴格要求，不能夠一知半