【正文】 主程序的設(shè)計 主程序主要是用來對 LCD 液晶顯示屏進行初始化的。 數(shù)字鍵按下則將相應的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下則執(zhí)行相應的程序。 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，均進行兩次讀鍵。然后鍵值并顯示緩存。 最終電路如圖 ： 圖 LCD液晶顯示屏 顯示 19 第 五 章 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。如 圖 圖 編碼鍵盤 電路 18 顯示電路的設(shè)計 當系統(tǒng)需要顯示少量數(shù)據(jù)時，采用 LCD液晶顯示屏 進行顯示是一種經(jīng)濟實用的方法。 非編碼鍵盤 成本低廉。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。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。鍵盤部分采用 編碼鍵盤， 顯示部分采用 LCD液晶顯示屏 完全能夠很好的實現(xiàn)顯示方面的要求。（如圖 所示為整個系統(tǒng)的原理圖） 圖 計算器原理圖 17 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。 簡易計算器主要包括：鍵盤電路，顯示電路。 該系統(tǒng)的硬件設(shè)計采用了模塊化的設(shè)計方法。 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。進行功能擴展時，應該在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過修改軟件程序和少量硬件完成。 靈活的功能擴展 功能擴展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標。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。所以，在設(shè)計本系統(tǒng)得時候，在滿足可靠性和實時性的前提下，盡可能的通過軟件來實現(xiàn)硬件功能。 LCD液晶顯示屏 顯示輸出。 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。 主程序進行初始化，其他的程序選擇模塊 式的方式。故選擇靜態(tài)顯示和用編碼鍵盤。 表 LCD1602 指令表 指令 1 清顯示 指令碼 01H, 光標復位到地址 00H位置； 指令 2 光標復位 指令碼 02H, 光標返回到地址 00H位置 ； 指令 3 光標和顯示模式設(shè)置 I/D位 → 光標移動方向，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 → 控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標； B 位 → 控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 ； 指令 5 光標或顯示移位 S/C位 → 高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 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的點陣字符 ,高電平時為 5x10的點陣字符； 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 讀忙信號和光標地址 BF位 → 為忙標志位，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) 14 2 、 LCD 的特點： （ 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 (因為像素可以做得很小 )； （ 5）易于彩色化 (在色譜上可以非常準確的復現(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 )。 第 7～ 14腳 D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 當 RS和 RW共同為低電平時 （ 00）可以寫入指令或者顯示地址； 當 RS為低電平 RW為高電平時（ 01）可以讀入忙信號； 當 RS為高電平 RW為低電平時（ 10）可以寫入數(shù)據(jù)。 第 4腳 RS為寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平選擇指令寄存器。 采用的 LCD1602 液晶模塊是標準 16 針插座，接口電路如 圖 所示： 關(guān)于 LCD1602 的詳細資料見表 和表 。 動態(tài)特性 (TA=25℃ )： 參 數(shù) 測 試 條 件 最大 單位 tPLH輸出由低到高傳輸延遲時間 Vcc=5V,CL=15Pf,RL=2KΩ 15 ns tPHL輸出由高到低傳輸延遲時間 20 ns 12 LCD1602 液晶顯示屏 應用簡介 模塊內(nèi)部自帶字符發(fā)生存儲器（ CGROM） ,字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是（ 41H），顯示時模塊把代碼 41H 發(fā)給液晶模塊，我們就能在液晶上看到字母“ A”。 由于單片機主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫，強電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體，在太空中工作的單片機控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，這決定了單片機 CPU 于通用微機 CPU 具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向： (1) 可靠性高； (2) 控制功能往往很強，數(shù)值計算交叉； (3) 指令系統(tǒng)比通用微處理器慢的多； (4) X 系列芯片取代； (5) 抗干擾性強，工作溫度范圍寬。 單片機的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ： 單片機是為了工業(yè)控制需要滿足而誕生的，是自動控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，大多數(shù)約為 50us。 ④ 將 EA/Vpp端加上 +12V編程電壓。 ② 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 圖 按鍵電平復位 9 AT89SXX 系列單片機實現(xiàn)了 ISP 下載功能，故而取代了 89CXX 系列的下載方式，也是因為這樣， ATMEL 公司已經(jīng)停止生產(chǎn) 89CXX 系列的單片機，現(xiàn)在市面上的 AT89CXX 多是停產(chǎn)前的庫存產(chǎn)品。復位后， P0～ P3輸出高電平； SP寄存器為 07H；其它寄存器全部清 0；不影響 RAM狀態(tài)。 （ 3） 控制或 復位引腳 RESET 此腳為高電平時（約 2 個機器周期）可將單片機復位。電容取 20PF 左右。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。如 圖 。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA 端狀態(tài)。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 （ 2）其他引腳說明： RST：復位輸入。 表 P3 口管腳 備選功能： 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 7 在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 6 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P1口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏輯電平。 圖 AT89S52引腳圖 （ 1） 口線： P0、 P P P3 共四個八位口。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 此外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在 單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。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。 GND：接地。 方案比較與選擇 通過以上兩種方案論證和比較，從設(shè)計的實用性，方便性和成本出發(fā)，選擇了以 AT89S52單片機作為中央處理單元進行計算器的設(shè)計，這樣設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對六位浮點數(shù)的加減和三位浮點數(shù)的乘除運算。因此，單片機只要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 方案二：采用 AT89S52 單片機是單片微型機的簡稱，故又稱為微控制器 MCU（ Micro Control Unit）。由于 FPGA 器件集成度高 ,方便易用 ,開發(fā)和上市周期短 ,在數(shù)字設(shè)計和電子生產(chǎn)中得到迅速普及和應用 ,并一度在高密度的可編程邏輯器件領(lǐng)域中獨占鰲頭。