【文章內(nèi)容簡介】 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 14 I/D位 → 光標(biāo)移動方向，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 → 高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo) 指令 6 功能命令設(shè)置 DL位 高電平時為 4位數(shù)據(jù)總線，低電平時為 8位總線； N— 位低電平時為單行顯示，高電平時為雙行顯示； F— 位低電平時顯示 5x7的點(diǎn)陣字符 ,高電平時為 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 讀忙信號和光標(biāo)地址 BF位 → 為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時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) LCD的特點(diǎn)： （ 1）低壓微功耗； （ 2）平板型結(jié)構(gòu)； （ 3）被動顯示型 (無眩光，不刺激人眼，不會引起眼睛疲勞 )； （ 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 )。 4 設(shè)計(jì)原理分析 15 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)需要使用 LCD液晶顯示屏和編碼鍵盤。故選擇靜態(tài)顯示和用編碼鍵盤。使用 LCD液晶顯示屏 顯示運(yùn)算結(jié)果。 主程序進(jìn)行初始化，其他的程序選擇模塊式的方式。首先對每個模塊進(jìn)行調(diào)試 , 當(dāng)模塊調(diào)試成功后，逐一的加入主程序中，最后完成整個軟件部分的設(shè)計(jì)。 計(jì)算器硬件方案及硬件資源分配 硬件資源分配 主要用到的硬件： AT89S52 LCD液晶顯示屏 編碼鍵盤 硬件分配： ? P0、 P3口：做為輸出口，控制 LCD液晶顯示屏 顯示數(shù)據(jù)的結(jié)果。 ? P1口：做為輸入口， 與鍵盤連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。 ? LCD液晶顯示屏 顯示輸出。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得功能，硬件電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則： （ 1） 優(yōu)化硬件電路 采用軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時，也許響應(yīng)時間會比單純使用硬件時長，而且還要占用微處理器 (MCU)的時間；但是，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。所以，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)得時候，在滿足可靠性和實(shí)時性的前提下，盡可能的通過軟件來實(shí)現(xiàn)硬件功能。 （ 2） 可靠性及抗干擾設(shè)計(jì) 根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片 數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長。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。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在滿足功能的情況下力爭使用較少數(shù)量的芯片。 （ 3） 靈活的功能擴(kuò)展 功能擴(kuò)展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。一次設(shè)計(jì)往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面，系統(tǒng)需要不斷完善以及進(jìn)行功能升級。進(jìn)行功能擴(kuò)展時，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。對于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過修改軟件程序，完成功能的升級和擴(kuò)展。 根據(jù)第提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，結(jié) 合以上三條原則，確定了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。計(jì)算器主要由以下一些功能模塊構(gòu)成：非編碼鍵盤模塊、 LCD液晶顯示屏 模塊等。 該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法。 AT89S52 單片機(jī)與 LCD液晶顯示屏顯示 電路是整個電路 16 的核心，它們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 簡易計(jì)算器主要包括：鍵盤電路，顯示電路。 下圖為總體硬件結(jié)構(gòu)。（如圖 所示為整個系統(tǒng)的原理圖） 圖 計(jì)算器原理圖 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)的總外圍電路不會產(chǎn)生過多的干擾。在下面的闡述中，對 系統(tǒng)的外圍電路分別予以介紹。鍵盤部分采用 編碼鍵盤， 顯示部分采用 LCD液晶顯示屏 完全能夠很好的實(shí)現(xiàn)顯示方面的要求。 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 17 鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵（ 20個以上）和專用驅(qū)動芯片的組合，當(dāng)按下某個按鍵時，它能夠處理按鍵抖動、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤就是編碼鍵盤。在智能儀器中，使用并行接口芯片 8279或串行接口芯片 HD7279均可以組成編碼鍵盤，同時還可以兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時，采用編碼鍵盤可以簡化軟件設(shè)計(jì)。非編碼鍵盤成本低廉。 從成本角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用的是非編碼鍵盤。如圖 圖 編碼鍵盤 電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)需要顯示少量數(shù)據(jù)時，采用 LCD液晶顯示屏 進(jìn)行顯示是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。 P0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口， ，控制 LCD液晶顯示屏 顯示輸出數(shù)據(jù)。 最終電路如圖 ： 圖 LCD液晶顯示屏 顯示 18 5 計(jì)算器的軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算器的軟件規(guī)劃 簡易計(jì)算器的程 序主要包括以下功能模塊： ? 定時查鍵模塊，分為讀鍵程序、判鍵程序段、運(yùn)算操作子程序等部分； ? 基于 LCD液晶顯示屏的 顯示模塊； ? 主模塊，為系統(tǒng)的初始化。 鍵盤掃描的程序設(shè)計(jì) 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）。 系統(tǒng)中連接的是 4*4行列式按鍵鍵盤，其中“ 09”為數(shù)字鍵；“ +、 、 *、 /、 =”為符號鍵；“ ON/C”為功能鍵（清屏鍵），在程序中會加入一個記憶功能鍵，而與其搭配的硬件按鍵為符號鍵中的“ =”，以為求方便。 數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入數(shù)字緩沖區(qū)；符號鍵按下則將送入符號緩沖區(qū)；功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序；最終進(jìn)行運(yùn)算后，綜合結(jié)果將送入結(jié)果緩沖區(qū)，并在 LCD液晶顯示屏上顯示出來。 鍵盤模塊程序也可相當(dāng)于一個中斷服務(wù)子程序，如圖 441所示。 19 有 鍵 輸 入 ？數(shù) 字 鍵 ？符 號 鍵 ？功 能 鍵 ？清 零 ？ 記 憶 ？數(shù) 值 輸 入 ， 送 數(shù)值 緩 沖 區(qū)符 號 輸 入 ， 送 符號 緩 沖 區(qū)綜 合 結(jié) 果 送 綜 合緩 沖 區(qū)輸 入 清 零 鍵 ， 送清 零 緩 沖 區(qū)輸 入 記 憶 鍵 ， 送記 憶 緩 沖 區(qū)返 回YYYNNNNYNN 圖 521 中斷服務(wù)程序框圖 通過以上的中斷服務(wù)程序框圖，來編寫其子程序： void keyscan() //鍵盤掃描程序 { uchar temp,uu=0xf7。 uint i。 for(i=0。i4。i++) {uu=_crol_(uu,1)。 //_crol_為左移函數(shù) ???? { case 0xee: key=0。 break。 case 0xde: key=1。 break。 ?????? case 0x77: key=15。 break。 ???? } 20 在以上的程序中 ， 其中的 “ key=0?? key=15” 是按鍵 “ 0 +、 、 *、 /、 =、 ON/C” 16個鍵。而“ case 0xee: key=0。 break?！敝校毁x值為“ 0xee”，則是因?yàn)樾行畔⑹?P3口的低四位，若是按鍵按下為“ 0”，則 “ 0”， “ 1”；同時，列信息是 P3口的高四位，若是按鍵按下為“ 0”，則 “ 0”，“ 1”；由此可得，其被賦值為“ 0xee”。 以此類推，之后一直到“ case 0x77: key=15。 break?！睘橹梗际遣捎孟嗤姆椒ㄈベx值的。 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) 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。 顯示模塊的流程圖如圖 ： 開 始初 始 化 參 數(shù)初 始 化 L C D 顯 示本 次 功 能 鍵 ？讀 取 鍵 碼數(shù) 字 鍵 清 零 鍵 功 能 鍵鍵 入 數(shù) 值 狀 態(tài) 清 零根 據(jù) 上 次 功 能 鍵 和 輸 入的 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 結(jié) 果結(jié) 果 送 顯 示 緩 沖L C D 顯 示有 否 有 鍵 值 ？數(shù) 值 送 顯 示 緩 沖結(jié) 果 送 顯 示 緩 沖等 待 數(shù) 值 鍵 入 等 待 數(shù) 值 鍵 入結(jié) 果 送 顯 示 緩 沖等 待 數(shù) 值 鍵 入YNYN 圖 模塊的流程圖 21 主程序的設(shè)計(jì) 主程序主要是用來對 LCD液晶顯示屏進(jìn)行初始化的。 在考慮主程序編寫之前，先應(yīng)對計(jì)算器的運(yùn)作流程有一個大致的了解，之后依次 為依據(jù)畫出大致的流程圖（如圖 541），以便于編寫其主模塊的程序，這樣看來，會比較清晰、更加方便。 開 始初 始 化 參 數(shù)初 始 化 L C D 顯 示數(shù) 值 運(yùn) 算L C D 顯 示 圖 541 主程序框圖 軟件的可靠性設(shè)計(jì) 提高本儀器其可靠性措施主要有： (1) 為防止程序跑飛，軟件中設(shè)置了軟件陷阱。 (2) 為防止程序死循環(huán)，軟件中使用了看門狗技術(shù)。 仿真與實(shí)物圖 22 結(jié)束語 通過基于 89S52單片機(jī)簡易計(jì)算器的設(shè)計(jì)，加深了我對單片機(jī)的了解，學(xué)以致用，不但回顧了過去所學(xué)，更 使我了解現(xiàn)在的不足，彌補(bǔ)了一些知識漏洞。 在硬件的制作過程中，我走了很多彎路。主要是在系統(tǒng)還沒有到設(shè)計(jì)完全的時候就開始很心急地買元器件及動手焊板子。后來發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)的要求還有偏差，而后反復(fù)地改了好幾次，浪費(fèi)了大量的時間和精力。 板子按照自己的設(shè)計(jì)焊完之后，應(yīng)開始設(shè)計(jì)自己的軟件程序了。一開始，本想用匯編語言來編程的，可是當(dāng)編了一部分之后才發(fā)現(xiàn)，用匯編語言來編程的話，相當(dāng)繁復(fù)冗長；之后就想試著用 C語言來編程。在圖書館查閱了一些相關(guān)資料后，就開始寫程序。在編寫程序的過程中，發(fā)現(xiàn)硬件居然出現(xiàn)了不少問題。所以，在編寫程 序的過程中，也就完善了硬件的設(shè)計(jì)。 編程時，已充分使用了結(jié)構(gòu)化的思想。這樣一來，因?yàn)檎Z句較少，程序調(diào)試也比較方便，功能模塊可以逐一地調(diào)試，充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化編程的優(yōu)勢。當(dāng)每個模塊都完成時，將其功能加到一起就完成了整體的設(shè)計(jì)。 更重要的是在實(shí)際設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中形成了更加科學(xué)合理的認(rèn)識，不斷形成更為合理和具有科學(xué)性的思想方式。在這次設(shè)計(jì)中借助了互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢相關(guān)信息，并在圖書館查閱了大量單片機(jī)資料。這不但擴(kuò)展了有關(guān)單片機(jī)領(lǐng)域的眼界，而且完善了以往的知識體系。提高了運(yùn)用知識的綜合能力。 23 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到指導(dǎo)老師孫老師的熱心指導(dǎo)，在這里對孫老師表示最衷心的感謝。孫老師平易近人，對學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度和學(xué)習(xí)很關(guān)心。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期，首先給我們分析了一下課題的基本含義，也介紹了不少有用的資料和書籍；在硬件設(shè)計(jì)等方面給予悉心地指導(dǎo)；在調(diào)試的過程中，孫老師給每個出現(xiàn)的問題也給予了及時的指導(dǎo)。在寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的階段，孫老師先跟我們講了一下大體的結(jié)構(gòu)思路、內(nèi)容字體、格式上的及一些其他問題。待人平和、工作認(rèn)真、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃o我留下了很深刻的印象。更重要的是，她善于與學(xué)生溝通，不僅在畢業(yè)設(shè)計(jì)上給了我 及時的指導(dǎo)，更為我大學(xué)最后階段的學(xué)習(xí)提出了許多寶貴的意見。這一切都在潛移默化地影響著我，為我以后進(jìn)入工作崗位樹立了良好的榜樣。 同時，還應(yīng)該感謝完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間共同努力相互學(xué)習(xí)和幫助的同學(xué)們，在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，正因?yàn)橛辛伺c同學(xué)之間的共同探討，讓我在獨(dú)立完成任務(wù)的同時，體會到團(tuán)隊(duì)中智慧的強(qiáng)大。 最后再次向所有幫助和關(guān)心過我的人表示衷心感謝！ 參考文獻(xiàn) [1]張靖武 ,周靈杉 .單片機(jī)系統(tǒng)的 PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真 [M].北京：北京電子