【正文】 的 I/O 口也不多，而且這種鍵盤的編程方法已很成熟。 編碼鍵盤的電路如圖所示，這種鍵盤有編程簡單，占用資源少，但其硬件比較復(fù)雜，要用很多的二極管，不是很理想 。 由此圖可知 ,使用鍵盤硬件結(jié)構(gòu)比較簡單 ,但鍵盤的體積太大 ,所以此系統(tǒng)不采用此方案。現(xiàn)在 PC機(jī)廣泛采用的 PS/2 接口為 miniDIN 6 引腳的連接器。 11 方案二：通過 PS2 協(xié)義 ,用鍵盤同單片機(jī)相接，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與鍵盤通信。 獨(dú)立鍵盤為一端接地，另一端接 I/O 口，并且要接上拉電阻。 CGRAM 或 DDRAM 讀出數(shù)據(jù)的指令一覽 功能：讀取 DDRAM 或 CGRAM 中的內(nèi)容。 DDRAM 或 CGRAM 指令一覽 功能： 1 將字符碼寫入 DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對(duì)應(yīng)的字符 。 當(dāng) BF=0 時(shí)，液晶顯示 器可以接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令 。 DDRAM 地址指令 功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的 CGRAM 的地址。參數(shù)設(shè)定的情況如下： S/C R/L 設(shè)定情況 0 0 光標(biāo)左移 1 格，且 AC 值減 1 0 1 光標(biāo)右移 1 格，且 AC 值加 1 1 0 顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不動(dòng) 9 1 1 顯示器上字符全部右移一格，但光標(biāo)不動(dòng) 功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設(shè)定的情況如下所示： 位名 設(shè)置 I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移 S 0=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移 1 個(gè)字 功能：控制顯示器開 /關(guān)、光標(biāo)顯示 /關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍。 2 把地址計(jì)數(shù)器 (AC)的值設(shè)置為 0。 3 將地址計(jì)數(shù)器 (AC)的值設(shè)為 0。 共 80 個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表： HD44780 的指令集 功能： 1 清除液晶顯示器，即將 DDRAM 的內(nèi)容全部填入 空白 的 ASCII 碼20H。 字符型 LCD1602通常有 14條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 VCC(15腳 )和地線 GND(16腳 )，其控制原理與 14腳的 LCD完全一樣，引腳定義如下表所示： 7 HD44780 內(nèi)置了 DDRAM、 CGROM 和 CGRAM。 LCD1602顯示器 所謂 1602是指顯示的內(nèi)容為 16*2,即可以顯示兩行，每行 16個(gè)字符。但只能顯示數(shù)字和一些代碼，不能顯示漢字及一些常用的符號(hào)，且硬件設(shè)計(jì)比較復(fù)雜 。 采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示，具有程序簡單， 對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比較高，精確可靠， 操作簡單。 顯示電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 方案一：數(shù)碼管顯示方案。 綜上所述，并 通過各個(gè)方面綜合比較為達(dá)到最佳效果 。性價(jià)比也相當(dāng)高。所以該課題用單片機(jī) 實(shí)現(xiàn)，不僅功能易于實(shí)現(xiàn)，而且精確度高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。由于單片機(jī)是可編程芯片，并且它可以運(yùn)用 C語言 STC89C52單片機(jī) 4*4 鍵盤 LCD 顯示 晶振電路 復(fù)位電路 線路原理框圖 6 編寫，對(duì)于一些復(fù)雜的計(jì)算功能，可以調(diào)用 C語言庫函數(shù)。 方案三、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。由 FPGA 內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能，本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要 求不是很高， FPGA 的高速處理的優(yōu)勢得不到充分的體現(xiàn)，由于其集成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于芯片的引腳較多，實(shí)物電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。 FPGA 將所有器件集成到一塊芯片上，體積小，節(jié)省空間，提高了穩(wěn)定性；直接面向用戶，具有極大的靈活性和通用性，使用方便，硬件測試和實(shí)現(xiàn)快捷，開發(fā)效率高，工作可靠性好。但是本人對(duì)計(jì)算器專用芯片掌握的不夠，還不足以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算器，所以這個(gè)方案不可去。 用計(jì)算器專用芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)。對(duì)于控制器的選擇有以下三種方案。使其對(duì)輸入模塊的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，然后通過輸出模塊反饋給使用者以計(jì)算結(jié)果。 擴(kuò)展功能：加上括號(hào)的混合運(yùn)算 本設(shè)計(jì)主要采用以下基本模塊來實(shí)現(xiàn) ： 控制器模塊，輸入模塊，輸出模塊和電源模塊。 （ 3）在執(zhí)行過 程中，開機(jī)顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過 LCD顯示出來，當(dāng)鍵入 +、 、 *、 /運(yùn)算符，計(jì)算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，并等待再次鍵入數(shù)值，當(dāng)再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號(hào)就會(huì)在 LCD上輸出運(yùn)算結(jié)果。 （ 2）采用鍵盤輸入方式，鍵盤包括數(shù)字鍵（ 0～ 9）、符號(hào)鍵（ +、 、247。 結(jié)論 該系統(tǒng)的軟硬件都比較容易理解和實(shí)現(xiàn)，所以，具有實(shí)現(xiàn)一計(jì)算器的可行性。 運(yùn)行可行性 該成果簡單易操作，非常容易使用 。 1 電子設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)名稱： 基于 STC89C52RC 單片機(jī)的簡易計(jì)算器設(shè)計(jì) 姓 名： __ 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2 目錄 一、 可行性研究 ………………………………………………………… ..............… ..3 二、設(shè)計(jì)方案簡述 ....................................................4 、 功能介紹 .........................................................................................................4 基本功能 ....................................................4 擴(kuò)展功能 ....................................................4 、 總體設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................................5 總體設(shè)計(jì)思路 ………………………………………………………………… ..…… 5 方案論證與比較 …………………………………………………………… .....…… 6 系統(tǒng)組成 ………………………………………………………………… ..… .........… 7 三、詳細(xì)設(shè)計(jì) ........................................................12 .................................................12 輸入模塊：鍵盤掃描 .........................................13 運(yùn)算模塊：單片機(jī)控制 ........................................14 顯示模塊： LCD1602 顯示 ......................................15 ……………………………………………………………… ..……… ..16 硬件連接 ……………………………………………………………………… ...........16 …………………………………………………………………………… 17 STC89C52 單片機(jī)組成 .........................................17 復(fù)位和復(fù)位電路 ..............................................18 LCD1602 顯示器 ..............................................19 設(shè)計(jì)以及結(jié)果顯示 .........................................22 五、 總結(jié) ……………………………………………………………………………………… 24 附錄 主要程序代碼 …………………………………………………………………………… .........25 3 一、設(shè)可行性分析 ： 經(jīng)濟(jì)可行性 由于只是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的編程，所以在設(shè)計(jì)和開發(fā)都不需要過多的經(jīng)費(fèi)，但是系統(tǒng)投入運(yùn)行以后，硬件維護(hù)和損耗所造成的耗費(fèi)是必須的，但是數(shù)目也不會(huì)很大。所以經(jīng)過初步分析，經(jīng)濟(jì)上基本上是可行的 技術(shù)可行性 在技術(shù)方面，因?yàn)槎紝W(xué)習(xí)了 C語言，硬件課程設(shè)計(jì)等課程，對(duì)于開發(fā)語言 c 語言也有一定的掌控能力，應(yīng)該能夠完成相應(yīng)的任務(wù)。 法律可行性 由于我們需要完成的功能相對(duì)簡單，沒有太多涉及到很專業(yè)方面的內(nèi)容，更沒有計(jì)劃將系統(tǒng)利用到商業(yè)用途，所以不存在侵權(quán)或者版權(quán)糾紛方面的問題。 4 二、設(shè)計(jì)方案簡述 功能概述 系統(tǒng)基本功能： （ 1）由于設(shè)計(jì)的計(jì)算器要進(jìn)行四則運(yùn)算，為了得到較好的顯示效果，經(jīng)綜合分析后，最后采用 LCD 顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。）、清除鍵 (on\c)和等號(hào)鍵（ =），故只需要 16 個(gè)按鍵即可，設(shè)計(jì)中采用集成的計(jì)算鍵盤。 （ 4）錯(cuò)誤提示：當(dāng)計(jì)算器執(zhí)行過程中有錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)在 LCD上顯示相應(yīng)的提示 ,如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計(jì)算得到的結(jié)果大于計(jì)算器的表示范圍時(shí)，計(jì)算器會(huì)在 LCD上提示 overflow；當(dāng)除數(shù)為 0時(shí)，計(jì)算器會(huì)在 LCD上提示 error。 通過對(duì)控制器進(jìn)行編程。 5 方案論證與比較 控制部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，控制器主要用于紅外信號(hào)的接收和辨認(rèn)、控制步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，控制顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等。 方案一：采用計(jì)算器專用芯片實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)方案計(jì)算效率高、速度快、而且成本也相對(duì)較低，是 廠家做計(jì)算器的最佳方案。 方案二：采用 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）作為系統(tǒng)的控制器?？梢詫?shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，采用并行的輸入輸出方式，系統(tǒng)處理速度高，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。并且 FPGA的價(jià)格相對(duì)較高，性價(jià)比太低。 由于單片機(jī)集成了運(yùn)算器電路、控制電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及輸入 /輸出口電路等，所以用單片機(jī)設(shè)計(jì)控制電路省去了很多分立元器件。使編寫程序變得非常簡單。并且由于其成本低、體積小、技術(shù)成熟和功耗小等優(yōu)點(diǎn)，且技術(shù)比較成熟。更重要的是本人經(jīng)過幾年的學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)已有深刻的理解，并且可以靈活運(yùn)用。我們采用方案三利用單片機(jī)控制器。 數(shù)碼管顯示 使用兩個(gè)四位一體動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示方案，此設(shè)計(jì)電路如圖所示。顯示直觀的特點(diǎn)。 A11B7C4D2E1F10G5H3112283946JP2Q129012Q179012Q189012Q199012VCC VCC VCC VCCR49 10KR50 10KR51 10KR53 10KQ59012Q69012VCC VCC VCC VCCR42 10KR46 10KR47 10KR48 10KKBIT1KBIT2KBIT3KBIT4KBIT5KBIT6KBIT7KBIT8A11B7C4D2E1F10G5H3112293846R57Component_1Q39012Q49012D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 方案二 。目前字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于大部分的字符型液晶。 DDRAM 就是顯示數(shù)據(jù) RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。 2 光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方 。 功能： 1 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方 。 8 3