【文章內(nèi)容簡介】 4 5 6 7 8 9 + / = 點(diǎn) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 LCD 顯示模塊設(shè)計 LCD1602，工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符（ 16 列 2 行），故簡稱 1602。 1602LCD 液晶具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，顯示速度較快，界面友好等而得到廣泛應(yīng)用，因此使用 1602 液晶顯示屏，可以方便的顯示多種字符，特別適用于單片機(jī)計算器的雙行顯示。 液晶顯示模塊的設(shè)計： 圖 22液晶顯示 清零、音樂開關(guān)、開方和多 次方運(yùn)算功能模塊 設(shè)計 本設(shè)計要求在任何時候按下 AC清零鍵，都必須退出當(dāng)前操作，數(shù)據(jù)清零，準(zhǔn)備下一次的運(yùn)算，故應(yīng)采用獨(dú)立鍵盤產(chǎn)生下降沿輸入給單片機(jī)外部中斷處理。 對于聲音開關(guān)按鍵，由于要求隨時關(guān)閉或打開聲音提示，本設(shè)計也采用獨(dú)立按鍵產(chǎn)生下降沿輸入給單片機(jī)的外部中斷處理。 而開方或多次方運(yùn)算，則可與矩陣鍵盤一起檢測，也當(dāng)做一個運(yùn)算符處理。具體功能按鍵設(shè)計如下圖： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 23功能按鍵設(shè) 圖中， AC 為清零按鍵、 KeyBeep 為聲音開關(guān)按鍵、 KeySqrt 為開方按鍵、KeyPow 為多次方按鍵。 電源模塊 設(shè)計 由于 AT89S52 和 LCD1602 都是采用 5V 供電，而且其他模塊功能也采用 5V 電平，本系統(tǒng)采用 LM7805 作為穩(wěn)壓芯片，經(jīng)過初級和次級的電容濾波，最終得到穩(wěn)定的 5V 電壓供給系統(tǒng)使用。 圖 24電源 主控模塊設(shè)計 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 MSC51 芯片簡介 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) : 圖 25單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。其 復(fù)位電路圖如下： 圖 26復(fù)位電路 AT89S52 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 DIP 封裝 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲 器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在線編程，在調(diào)試程序的時候，可直接帶電燒錄程序，燒錄完成即可自動復(fù)位運(yùn)行，非常適合調(diào)試程序。而且 AT89S52 可編程一千多次以上，的確是一種價格低廉的開發(fā)芯片。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計： 圖 27最小系統(tǒng) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 軟件設(shè)計 顯示程序設(shè)計 LCD1602 在上電以后，應(yīng)該先等待 50 毫秒左右，讓其內(nèi)部芯片初始化后再對其進(jìn)行操作。在對其操作時，應(yīng)參考其時序圖，先把命令寫入其內(nèi)部寄存器設(shè)置它的工作方式和狀態(tài)。要顯示數(shù)據(jù)的時候，先設(shè)置好顯示坐標(biāo)，再往里面寫入要顯示的ASCII 碼， LCD 則通過刷新和替換來顯示新的數(shù)據(jù)。其程序流程圖如下圖所示： 圖 31顯示程序流程圖 其程序位于后面附錄 鍵掃程序設(shè)計 由于矩陣鍵盤采用 4行 4列的結(jié)構(gòu)，每一行每一列各對應(yīng)一個 I/O口，故程序應(yīng) 開始 初始化 設(shè)置坐標(biāo) 發(fā)送 ASII 顯示數(shù)據(jù) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 該逐行查詢，一旦查詢到有某一行的按鍵被按下了，則根據(jù)讀取到的 I/O 總線口的數(shù)據(jù)即可查詢到是哪一列的按鍵被按下了，最后對應(yīng)行列返回一個按鍵值回主函數(shù)。 其程序流程圖如下： 否 否 否 否 圖 32 矩陣鍵盤程序流程圖 其程序位于后面附錄 開始 按鍵賦初值 第一行有鍵按下？ 第二行有鍵按下？ 第三行有鍵按下？ 第四行有鍵按下？ 判斷是哪一列的按鍵 返回按鍵初始值 返回行列對應(yīng)的按鍵值 結(jié)束 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 清零程序設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)要求以及硬件結(jié)構(gòu)， AC 按鍵直接接入單片機(jī)外部中段 0，則程序應(yīng)使用中斷來清除各數(shù)據(jù)存儲變量達(dá)到清零的目的，并把清零標(biāo)志位至 1，在主程序中不斷查詢標(biāo) 志位，若為 1，則清零后。其程序框圖如下圖： 圖 33清零程序流程圖 其程序如下： /***清零中斷程序 ******/ void EX0_int() interrupt 0 { if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } 中斷 0 入口 LCD 清屏顯示0 各數(shù)據(jù)存儲清零 清零標(biāo)志位置 1 返回主程序 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 lcdwrite_(0x01)。 //顯示清屏 lcd_setxy(0,0)。 lcdwrite_data(39。039。)。 lcd_setxy(0,0)。 num=39。N39。 //數(shù)字初始化 keynum1=0,keynum2=0,sign=0。 ans1=0,ans2=0,ans=0,point=0。 conflag=0,newcalc=0。 ac=1。 } 聲音開關(guān)程序設(shè)計 根據(jù)要求，聲音開關(guān)使用外部中斷 1 來處理，當(dāng)按下聲音開關(guān)時，觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入外部中斷 1，在中斷程序里，通過對聲音開關(guān)標(biāo)志位取反，在按鍵掃描過程中，加入對聲音標(biāo)志位的判斷，若為 1，則發(fā)出聲音，即 可實現(xiàn)聲音提示功能。其程序框圖如下圖： 否 圖 34聲音開關(guān)程序流程圖 中斷 1 入口 聲音標(biāo)注位取反 聲音標(biāo)志位為 1？ 開聲音提示 返回主程序 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 其程序如下： /***聲音中斷程序 ******/ void EX1_int() interrupt 2 { beepflag=~beepflag。 if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } } 總體設(shè)計 整體程序包括：電子計算器 .C、 和 本系統(tǒng)采用大小循環(huán)嵌套方式的軟件設(shè)計思想，大循環(huán)則一直在運(yùn)行，使計算器一直處于工作狀態(tài)，并不斷掃描按鍵，小循環(huán)用于識別數(shù)字是否輸入完，一旦檢測到輸入的是運(yùn)算符，則轉(zhuǎn)換輸入數(shù)值并儲存起來，最后按下等于號以后則根據(jù)運(yùn)算符計算兩個數(shù)值的大小，并通過 LCD 顯示。 軟件系統(tǒng)總框圖如下： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 是 是 否 是 是 是 否 是 否 圖 35 總程序流程圖 其程序位于后面附錄 開始 初始化 有按鍵按下？ 鍵盤掃描 返回值為09？ 計算第一次輸入的數(shù)值大小 鍵盤掃描 LCD 顯示 計算第二次輸入的數(shù)值大小 運(yùn)算計算結(jié)果 返回值為09？ 繼續(xù)有按鍵被按下？ 有按鍵按下？ 按鍵值為09？ 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 4 章 系統(tǒng)仿真及原理圖 Proteus 仿真 系統(tǒng)仿真圖見下圖： 圖 41系統(tǒng)仿真圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 42加法運(yùn)算 圖 43減法運(yùn)算 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 44乘法運(yùn)算 圖 45除法運(yùn)算 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 46開根號運(yùn)算 圖 47冪運(yùn)算 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 48錯誤提示 1 圖 49錯誤提示 2 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 Protel 原理圖 系統(tǒng)原理圖見下圖： 圖 410系統(tǒng)原理圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 問題與分析 硬件常見故障 邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。 元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。 可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會引起系 統(tǒng)可靠性差。 電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負(fù)載能力差