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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計論文-基于單片機(jī)的電子的計算器(編輯修改稿)

2024-12-20 19:51 本頁面
 

【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)計原理分析 15 設(shè)計方案的確定 本設(shè)計需要使用 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。 計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 為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得功能,硬件電路的設(shè)計應(yīng)該遵循以下原則: ( 1) 優(yōu)化硬件電路 采用軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相結(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 根據(jù)可靠性設(shè)計理論,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)計方案,結(jié) 合以上三條原則,確定了系統(tǒng)硬件的設(shè)計。計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)計采用了模塊化的設(shè)計方法。 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 計算器原理圖 前面敘述了該系統(tǒng)的設(shè)計說明,系統(tǒng)采用了比較簡單的設(shè)計方案,所以該系統(tǒng)的硬件設(shè)計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 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。非編碼鍵盤成本低廉。 從成本角度出發(fā),本設(shè)計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 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 計算器的軟件設(shè)計 計算器的軟件規(guī)劃 簡易計算器的程 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 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?,被賦值為“ 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?,都是采用相同的方法去賦值的。 顯示模塊的程序設(shè)計 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 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 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 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)簡易計算器的設(shè)計,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)計焊完之后,應(yīng)開始設(shè)計自己的軟件程序了。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。 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。 更重要的是在實(shí)際設(shè)計和試驗(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)計進(jìn)度和學(xué)習(xí)很關(guān)心。在畢業(yè)設(shè)計的前期,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)計與仿真 [M].北京:北京電子
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