【正文】 加 (b) 減 (c)乘 (d) 除 第五章 計算器系統的組裝與調試 24 (e) 除數為 0 （ f）溢出錯誤 （ g）時間顯示 圖 53 運算器各種運算截圖 從上圖可以看出，我做的計算器在運算部分和時鐘部分都能成功地運行了，它可以做到基本的四則運算，還可以正確的顯示時間，同時，在計算結果超出它本身的運算范圍的時候它會用英文提示錯誤。 計算器實物如圖 52 所示。 （ 2）液晶雖然可以顯示了，但在進行計算時并不能正確顯示，經過多次檢查，發(fā)現硬件并無錯誤，斷定為軟件的錯誤，最后發(fā)現軟件中液晶初始化不完整，可是在仿真時是正確的，這充分說明了仿真與實際硬件的區(qū)別。 第五章 計算器系統的組裝與調試 22 圖 51 Protues 仿真圖 在成功的進行軟件仿真后，下一步要做的就是焊接硬件實物了，焊在焊接前一定要認真閱讀焊接注意事項，并在萬能電路板上對各元件的放置進行合理布局，此時不僅要考慮正面整體的美觀，還要考慮背 面布線的方便性，盡可能減少布線的復雜度。 在 Keil 和 Protues 的聯合調試下，經過了多次認真的分析與修改，程序終于能實現我預期的要求。 （ 5）仿真的結果有時正確有時是亂碼，例如： 6+15=21 正確，但若是運算2148787845+26，結果就是亂碼。 （ 3）事先未被定義的被調函數放在了主調函數的后面，導致錯誤。 第四章 計算器的軟件系統設計 20 N N Y Y 圖 45 DS1302時鐘程序流程圖 開始 相關變量初始化 DS1302 去保護 復位端產生一個高電平 寫 1302地址 延時 向該地址寫數據 地址增加 數據是否寫完 復位端產生一個高電平 寫 1302 地址 延時 將該地址數據讀出 地址增加 數據是否讀完 顯示數據 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 (論文） 21 第五章 計算器系統的組裝與調試 在本次設計中， C程序是在 Keil 軟件中編寫并編譯的， 在程序編寫中主要出現了以下問題： （ 1）在進行編程的時候，因為程序過長過復雜，容易出現少了或多了一個“ }”的現象。 //寫秒鐘， 05 秒 write_ds1302(0x8e,0x80)。 //寫小時， 11 時 write_ds1302(0x82,0x30)。 write_ds1302(0x8e,0x00)。還有 秒寄存器的位 7 位定義為時鐘暫停標志（ CH）位置為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 時鐘芯片處于低功耗狀態(tài)；為 0 時，時鐘開始運行。 表 41 時、分、秒、控制寄存器介紹 讀寄存器 寫寄存器 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 范圍 81H 80H CH 10 秒 秒 00~59 83H 82H 10 分 分 00~59 85H 84H 0 0 20時 10時 時 0~23 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 ——— 從表中，可以很明了的知道以上寄存器的功能和使用方法，需要說明的是控制寄存器的位 7（ WP）是寫保護位，其他七位都為 0，在對任何時鐘和 RAM 進行寫操作前， WP必須為 0。 開顯示 液晶初始化 判斷是否顯示字符 送地址 送數據 相應功能的設置 判斷是否顯示完 返回 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 (論文） 19 DS1302 實時時鐘模塊程序的設計 從前面已經了解到了時鐘芯片的功能很強大，設計這部分程序前，我必須對 DS1302有關日歷、時間的寄存器進行深入的了解。寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0～ D7=指令碼， E=高脈沖；輸出：無。 顯示程序的流程圖如圖 44 所示。運算模塊程序流程圖如圖 43 所示。 設 d=+2147485647， e=2147485648，判斷溢出的方法是： （ 1）加法：當 0xd 時，若 ydy，則溢出； （ 2）減法：當 ex0 時，若 yxe，則溢出； （ 3）乘法：當 0xd 時，若 yd/x，則溢出； 當 ex0 時，若 ye/x，則溢出； 這次需要當心的地方就是在設計過程中除法運算時為了保留四位小數需對 z 轉化為float 型并進行 10000 的操作，可以想象當 z + 時， z擴大一萬倍就不再屬于長整型的范圍了，這就產生了溢出錯誤。這次設計還要 求可以根據需要進行連 續(xù)多次的運算，即把c的值賦給 x，輸入運算符，再輸入 y，按下“ =”號，再得到 z，再賦給 x，以此反復執(zhí)行。輸入閉合鍵的鍵值后，程序自動實現該鍵已經設定的功能。如果按鍵釋放就等待；如果鍵已經釋放，那么就再延時消抖。 N Y N Y N Y 圖 42 鍵盤掃描模塊程序流程圖 (3)判斷按鍵是否釋放。在按鍵操作過程中，按鍵受到彈性的影響會導致按鍵的機 械觸電在閉合及斷開的瞬間發(fā)生抖動的現象，導致按鍵不能馬上實現完全閉合或斷開，并使輸入電壓信號也會出現抖動現象，抖動時間的長短根據按鍵的機械特性決定。它的方法為：行輸出口輸出全為 0，讀列輸入口信息，如果列輸入值全為 1，沒有鍵按下；如果不是為全 1，有鍵按下，對應的計算鍵值。鍵盤掃描模塊程序的流程圖如圖 所示 。 本設計的主要目的是實現計算功能，而不是電子表，僅在計算器功能的基礎上，成功完成附加功能的電子表格，所以時間的優(yōu)先級的設計，該系統應被引導到一種計算模式，而不是電子表格模式，設計完成后我可以根據需要在兩者之間切換，主模塊的程序流程圖如圖 41所示。在進行結構化程序設計時經常會用到“從上到下”和“從下到上”兩種方式，而“從上到下”法的核心便于主框架的構建。 if(exit==1) {display(key)。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 (論文） 13 while(1) { key=keyscan()。 void data3dis(void)。 void datapc(void)。 void prodis(void)。 uchar keyscan(void)。 uchar exit=0,yes=0,kind=0,fu=0,pfu=0,position1=0,position2=0。 uchar alldata[12]={0}。 主函數設計： /******************函數聲明 *****************/ include include define uchar unsigned char uchar key。我覺得這次設計用 C 語言來控制單片機是一個不錯的選擇。 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但是它語言簡單，便于操作，運算豐富，表達化類型多種多樣，數據結構類型也很豐富，可以大大提高大大提高單片機應用系統研制開發(fā)的效率，而且它的 易移植性也有助于打破不同單片機系列之間的界限。 匯編語言和 C 語言的特點及選擇 這次設計我用的是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案，所以選擇合適的編程語言是很重要。 第四章 計算器的軟件系統設計 12 第四章 計算器的軟件系統 設計 這次設計需單片機硬件電路及軟件編程相結合， 在單片機的應用系統程序設計時，一般選用匯編語言和 C 語言。其引腳功能如表 33所示： 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 (論文） 11 表 33 DS1602引腳功能 第 1腳 Vcc2 第 1腳 Vcc2 第 2腳 X1和 第 3腳 X2 振蕩源，外接 的晶振 第 4腳 GND 地線 第 5腳 RST 復位 /片選線 第 6腳 I/O 串行數據輸入 /輸出端（雙向） 第 7腳 SCLK 串行時鐘輸入 第 8腳 Vcc1 后背電源 DS1302引腳電路圖如圖 37所示： 圖 37 DS1302電路圖 在對該模塊進行設計時，我選用了 4 個獨立式按鍵，它們的功能分別是：“設置” 、“確認” 、“ +” 、“ ” ，用來準確的設置時間。它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時， 還 具有閏年補償等多種功能 。我設計的計算器和電子表兩種模式可以用一個獨立按鍵來進行切換，而且是在同一塊液晶屏上顯示。 TC1602 液晶顯示模塊內置有字符發(fā)生 ROM，字符發(fā)生 RAM 和字符顯示 RAM，字符發(fā)生存儲器已經存儲了 192 個不同的點陣字符圖形，每一個字符都有固定的代碼，可以通過查表找出所需要顯示的字符的地址讓其在液晶中顯示出來。高電平時進行讀操作，低電平時選擇指令寄存器 第 5 腳 RW 讀寫信號線 第 6 腳 E 使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，可以寫入數據 第三章 計算器的硬件系統設計 10 第 7～ 14 腳 8 位雙向數據線 D0～ D7 第 15 腳 BLA 背 光電源正極輸入端 第 16 腳 BLK 背光電源負極輸入端。 TC1602 的工作原理： TC1602 顯示模塊采用點陣圖形來顯示字符，顯示分為 2 行、每行 16 個字符或 1 行 16個字符兩種模式，常用模式為 2 行 16 個字符。液晶顯示器和 LED 數碼管顯示器對比來說雖然價格貴點，但是它的顯示功能強大，體積小、功耗低、界面清晰，便于觀察。 4 4 矩陣式鍵盤具體按鍵安排如表 31： 表 31 4 4矩陣式鍵盤 第 0 列 第 1 列 第 2 列 第 3 列 第 0 行 0 1 2 3 第 1 行 4 5 6 7 第 2 行 8 9 + 第 3 行 * / = 復位 電路設計如圖 35 所示，圖中 1.、 4 分別接單片機的 P10～ P13 口， 8分別接 P14～ P17 口。 圖 34 按鍵電平復位電路 這次設計是基于單片機的計算器的設計，并沒有要求進行復雜的運算，因此，采用 4 4 矩陣式鍵盤 16 個鍵來實現基本的 “ 加 ” 、 “ 減 ” 、 “ 乘 ” 、 “ 除 ” 運算即可。 復位操作包過加電復位和手動復位，其中，按鍵手動復位分為電平方式和脈沖方式兩種。 圖 33 晶振電路 復位電路的設計 本次設計對復位電路部分的考慮還是蠻周 到的，因為復位電路對這次設計來說是很重要的。但是由于圖中的電容 C C3 的作用是對 系統時鐘頻率的微調和穩(wěn)定，所以在這次計算器系統的實際應用中一定要注意正確選擇參數（本設計采用 30pF），振蕩頻率范圍是 ～ 12MHz，這里采用 是因為可以準確地得到 9600 波特率和19200 波特率，便于和計算機進行串口通訊。其引腳圖如圖 32 所示。 第三章 計算器的硬件系統設計 6 第三章 計算器的硬件系統設計 算器的硬件系統框架 計算器的硬件系統框架如圖 31 所示： 圖 31 計算器的硬件系統框架圖 單片