【正文】 第 6 頁 共 47 頁 湖南工學院 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 15 S e p 2020 S he e t of F i l e : F : \ M y D oc um e nt s \電子設計競賽 \電子設計 小車 .ddbD r a w n B y :V i n1GND2+ 5V 3U17805GNDC1++5V++9V C2圖4 固定式三端穩(wěn)壓器 圖 1 固定式三端穩(wěn)壓器 方案二 ： 用 7805 加一些外圍器件。 如圖 15， 7805 系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓 5V,輸入端接 電容 C1可以進一步濾除紋波 ,輸出端接電容 C2能改變負載的瞬態(tài)影響 ,使電路穩(wěn)定工作 C C2 最好采用漏電流小的鉭電容。 圖 1 12864 與單片機的接口電路 、 單片機電源部分的設計方案論證與選擇 由于本次設計中單片機工作電源為 5V，所以需要穩(wěn)壓，對于 5V 電源這里有以下兩種方案。 綜上所敘， 12864的顯示效果好、功能齊全，所以我們選用 12864液晶顯示。供電電源為 ~+5V(內置升壓電路，無需負壓 )，能采用并行和串行兩種通信方式。 基于單片機的多功能計算器 第 5 頁 共 47 頁 湖南工學院 圖 1 AT1602 與單片機接口 電路 方案三：采用漢字圖形點陣液晶顯示器 RT12864Ｍ顯示方案 。采用 AT1602 型 液晶顯示 （一）、 基本特性 a、顯示特性 b、物理特性 c 外形尺寸 如圖 12 所示 基于單片機的多功能計算器 第 4 頁 共 47 頁 湖南工學院 圖 1液晶的外形尺寸 （二）、接口定義 AT1602與單片機的接口電路如圖 13 所示，該液晶有 16個引腳， 它能顯示 32個字符，并且硬件電路設計簡單，顯示美觀，但驅動程序相對數(shù)碼管來說要復雜一些，其次穩(wěn)定性也不如數(shù)碼管。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，且硬件設計比較復雜。 采用動態(tài)數(shù)碼管顯示，具有程序簡單， 對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度比較高，精確可靠，操作簡單。 、 顯示電路的設計方案論證與選擇 方案一 ： 數(shù)碼管顯示方案。 基于單片機的多功能計算器 第 3 頁 共 47 頁 湖南工學院 綜上所述， 并 通過各個方面綜合比較為 達到最佳效果 。性價比也相當高。所以該課題用單片機實現(xiàn)， 不僅功能易于實現(xiàn)，而且精確度高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強 。 由于單片機是可編程芯片 ， 并且它可以運用 C語言編寫，對于一些復雜的計算功能，可以調用 C 語言庫函數(shù)。 方案 三 、用單片機實現(xiàn)。由 FPGA 內部編程實現(xiàn)計算器功能 ，本設計對數(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，同時由于芯片的引腳較多，實物電路板布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。 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，硬件測試和實現(xiàn)快捷，開發(fā)效率高，工作可靠性好。但是本人對計算器專用芯片掌握的不夠，還不足以實現(xiàn)設計計算器，所以這個方案不可去。 用計算器專用芯片進行設計并編程實現(xiàn) 。對于控制器的選擇有以下 三 種方案。使其對輸入模塊的信號進行處理計算，然后通過輸出模塊反饋給使用者以計算結果。 、 總體設計方案 、 總體設計思路 本 設計主要采用以下基本模塊來實現(xiàn)，控制器模塊， 輸入 模塊， 輸出 模塊 和 電源模塊 。 （ 2）、該計算器在不進行計算時能夠當時鐘用，并且該時鐘可顯示星期和日歷，同時能夠修改其值。 Abstract The design uses a singlechip microputer as the control chip, using C programming language of its input from 4 * 4 matrix keyboard control, the output of the use of human SBY12864KZKtype liquid crystal to achieve. Multifunction calculator for the calculator, before the calculation, it is a calendar clock and bell and weeks with the brain showed that there may at any time calibration data, calibration data is used in standalone keyboard, is a 4 * 4 matrix keyboard down one line, and then read with the root of the crossline 4line state to determine which button has been pressed, which is only four keys for the three calendar button calibration and the control of the brain clock, and the other button is used to switch into the mode of calculation. For this part of the calculation I used the keyboard matrix, 10 numeric keys, a decimal point key, four symbol keys, a multifunction keys, multifunction through the identification of the row by the number of keys to determine the order of the key at this time. C language library function as a result of many, so I used to call C language library function to solve a wide range of operator types, such programming is much simpler, it is also more reliable. Keywords: Singlechip, dotmatrix graphic LCD, matrix keyboard, C language library function. 基于單片機的多功能計算器 第 2 頁 共 47 頁 湖南工學院 一 、 系統(tǒng)設計 、 功能介紹 、 基本功能 根據(jù)所學知識，自行設計 一個計算器，要求 自行設計供電電源， 該計算器能夠實現(xiàn)加減乘 除四則混合運算，能夠實現(xiàn)連續(xù)計算。 。 對于計算這個部分我采用的是矩陣 鍵盤， 10 個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點鍵，四個符號鍵，一個多功能鍵，通過判別該多功能鍵連續(xù)按的次數(shù)來決定該鍵此時的命令。基于單片機的多功能計算器 第 0 頁 共 47 頁 湖南工學院 目錄 摘要????????????????? ?????? ???????? 1 一、系統(tǒng)設計 ?????????????? ?? ???????????? 2 、功能介紹 … .………………………………………………… …… ………… .………… 2 、基本功能 ………………………………………………… ……… ……… ..……… 2 、擴展功能 ………………………………………………… ……… ……… ..……… 2 、總體設計方案 ……………………………………… ………… ……………… ..……… 2 、總體設計思路 …… ……………………………… …… ………………… ...…… 2 、方案論證與比較 ……………………………… …… ………………… ...……… 2 、系統(tǒng)組成 …… ………………………………… …… ………………………… ..8 二、重要器件的知識介紹 ??????? ?? ???????????? ? 8 、單片機的知識介紹 ……………………………………… ……………… …………… ...… 8 、單片機的主要性能 …………………………………… ……… …………… ...… 8 、單片機的功能特性描敘 …………………… ……………………………… ...… 9 、單片機的內部結構方框圖及芯片引腳圖 ……………………………………… .9 、單片機各引腳功能說明 …………………………………………………… ...… 10 、單片機時鐘電路 …………………………………… ……… ……………… ...… 11 、單片機復位電路 ………………………………… ……… ………………… ...… 12 、單片機下載口電路 …………………………………… ……… …………… ...… 12 三、軟件設計 ?????????????? ?? ??? ????? ??? 13 、液晶顯示設計 ……………………………………………… …… …………………… ..13 、鍵盤輸入設計 ……………………………………………… …… …………………… ..15 、計算器函數(shù)設計 …………………………………………… …… …………………… ..15 、程序流程圖 ……………………………………………………… ………… ………… ..18 、程序清單 ………………………………………………………… ………… ………… ..20 產品使用說明??????????? ?????? ??????? ??? 21 設計體會?????????????? ?????? ????????? 22 參考文獻 ????????????? ???? ???????????? 22 附錄 元器件清單???????? ?????? ?????????? 23 附錄 系統(tǒng)原理圖???????? ???????? ????????? 24 附錄 實物照片???????? ?????? ??????????? 24 附錄 程序清單??????? ?????? ???????????? 27 致 謝?????????????? ?????? ?????????? 46 基于單片機的多功能計算器 第 1 頁 共 47 頁 湖南工學院 摘要 本設計 采用單片機作為控制芯片，用 C 語言對其進行編程實現(xiàn)，輸入由 4*4 矩陣式鍵盤控制，輸出采用人性化的 SBY12864KZK 型液晶實現(xiàn)。該計算器為多功能計算器，在未進行計算時，它是一個萬年歷時鐘，并且?guī)X鐘和星期顯示，所以數(shù)據(jù)均可隨時進行校準 ，校準數(shù)據(jù)采用的是獨立式鍵盤，是將 4*4矩陣式鍵盤的一根線拉低，然后讀取與這根線交叉的 4 根線的所處狀態(tài)來判斷按鍵是否被按下，而這 4 個按鍵中只有 3個按鍵用于萬年歷的校準和對腦鐘的控制，另一個按鍵則用來切換進入計算模式。由于 C 語言庫函數(shù)繁多，所以我采用調用 C 語言庫函數(shù)來解決多種運算類型，這樣編程更簡單，運行起來也更可靠。 關鍵字：單片機，點陣圖形液晶 ，矩陣鍵盤， C 語言庫函數(shù) 。 、擴展功能 （ 1）、該計算器能夠實現(xiàn)浮點數(shù)的運算。 （ 3）、該計算器能夠實現(xiàn)加減乘除以外的其他運算。 通過對控制器進行編程。 、 方案論證與比較 、 控制 部分的設計方案論證與選擇 根據(jù)設計要求，控制器主要用于 紅外信號 的接收和辨認、控制 步進 電機的動作，控制顯示 步進電機的轉 速等。 方案一 ： 采用計算器專用芯片實現(xiàn) 。 這種設計方案計算效率高、速度快、而且成本也相對較低，是廠家做計算器的最佳方案 。 方案二：采用 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）作為系統(tǒng)的控制器。可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，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)模實時系統(tǒng)的控制核心。并且 FPGA的價格相對較高 ，性價比太低。 由于單片機集成了運 算器電路、控制電路、存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器以及輸入 /輸出口電路等，所以用單片機設計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、技術成熟和功耗小等優(yōu)點，且技術比較成熟 。 更重要的是本人經過幾年 的學習，對單片機已有深刻的理解，并且可以靈活運用。 我們采用方案三利 用單片機控制器 。 數(shù)碼管顯示 使用 兩個四位一體動態(tài)數(shù)碼管顯示方案， 此設計 電路如圖 11 所示 。顯示直觀的特點。 A11B7C4D2E1