【正文】 的設(shè)計(jì)，可以完成計(jì)算器的鍵盤輸入，然而傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易計(jì)算器的鍵盤輸入鍵盤都采用的是矩陣形式的電路，鍵盤上一般存在有數(shù)字鍵 、功能鍵、清零鍵，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的加、減、乘、除四則基本運(yùn)算。本課設(shè)設(shè)計(jì)電路采用的是AT89C51單片機(jī)為主要控制芯片，再利用一些外圍電路實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的加法功能；軟件方面采用Protues進(jìn)行電路仿真。在顯示數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)方面，根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類，但是我們?cè)O(shè)計(jì)的十進(jìn)制加法計(jì)算器是需要不斷的顯示數(shù)字，而且I/O有限，故采用動(dòng)態(tài)類方式顯示。至于按鍵的獨(dú)立性?？谫Y源，可能會(huì)導(dǎo)致I/O口不夠用，故采用非獨(dú)立式的矩陣鍵盤。外部主要由近似矩陣鍵盤、晶振電路、手動(dòng)復(fù)位電路和LED數(shù)碼顯示管構(gòu)成，內(nèi)部由一塊AT89S51單片機(jī)構(gòu)成，通過(guò)軟件編程可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單加法運(yùn)算，數(shù)值的最高位為百位，溢出則不顯示。簡(jiǎn)易計(jì)算器的程序功能模塊主要包括以下幾個(gè)：（1）主模塊，為系統(tǒng)的初始化。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示：矩陣按鍵電路鍵電路AT89C51單片機(jī)LED顯示電路手動(dòng)復(fù)位電路晶振電路圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D二、硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的十進(jìn)制加法計(jì)算器系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括：鍵盤電路，顯示電路以及復(fù)位電路和晶振電路。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。由于其發(fā)展非常迅速，舊的單片機(jī)的定義已不能滿足，所以在很多應(yīng)用場(chǎng)合被稱為范圍更廣的微控制器；從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。如果需要用IO口去驅(qū)動(dòng)LED，寫好程序就直接可以運(yùn)行了。 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路就是讓單片機(jī)重新啟動(dòng)，初始化程序重新正常運(yùn)行。上電自動(dòng)復(fù)位操作要求接通電源后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作；手動(dòng)按鍵復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鍵開(kāi)關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。圖2 單片機(jī)復(fù)位電路本設(shè)計(jì)采用上電與手動(dòng)復(fù)位電路，電阻選取2K,電容選取10uF，系統(tǒng)一上電，芯片就復(fù)位，或者中途按按鍵也可以進(jìn)行復(fù)位。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。晶振電路起振原理：晶振即石英晶體振蕩器，它是將二氧化硅切成薄片，利用了它的壓變效應(yīng)（就是電壓會(huì)讓它變形，而它的變形同樣會(huì)影響電壓），但是為了方便它的起振，一般在單片機(jī)的晶振處都會(huì)加上二個(gè)小點(diǎn)的電容來(lái)幫它起振。 顯示數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。為了減少端口的使用，故選擇動(dòng)態(tài)顯示。至于上拉電阻，由于數(shù)碼管的每個(gè)引腳都會(huì)接，故選用排阻的形式。分別為：中斷式、外掃描式和反轉(zhuǎn)式：（1）中斷式：在鍵盤按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)外部中斷通知CPU，并由中斷處理程序通過(guò)不同的地址讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài)，判斷哪個(gè)案件被按下。若列值中有一位是低電平，表明該行與低電平對(duì)應(yīng)列的鍵被按下；否則，掃描下一行。若列值有一位是低，則表明有鍵按下，讀列值；然后所有列掃描線輸出低電平，再讀行值。本實(shí)驗(yàn)采用反轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)用戶鍵盤接口 鍵盤電路設(shè)計(jì)本次課設(shè)由于用到的按鍵數(shù)目不太多，為了降低成本和簡(jiǎn)化電路通常采用非編碼鍵盤。本課題需要的是13個(gè)按鍵，按鍵數(shù)目不多，簡(jiǎn)單清晰，故選擇用非編碼鍵盤。由于計(jì)算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵都用到很多按鍵，如果按鍵獨(dú)立的話，編程會(huì)比較簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用大量的I/O因此在這種情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。線作為行線，四條I/O這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為44個(gè)?？诘睦寐?。鍵盤電路如下圖所示：圖5 鍵盤電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)完整電路設(shè)計(jì)以上完成了各個(gè)子模塊的電路設(shè)計(jì)，將這些子模塊電路按一定的方式串接在一起組成了系統(tǒng)的總電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的完整電路如下圖所示：圖6 硬件電路系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì)三、軟件設(shè)計(jì)對(duì)于十進(jìn)制加法計(jì)算器設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行參數(shù)初始化，并LED顯示；然后掃描鍵盤看是否有按鍵輸入，若有，則讀取鍵碼；并判斷鍵碼是數(shù)字鍵、清零鍵還是功能鍵（“+”、“=”），是數(shù)值鍵則送數(shù)碼管顯示并保存數(shù)值，是清零鍵則做清零處理，是功能鍵則又判斷是“+”還是“=”，若是“=”則將計(jì)算最后結(jié)果送數(shù)碼管顯示，若是加法功能鍵則不顯示。LED顯示器是由四個(gè)七段數(shù)碼管組成，排列成8字形狀的器件，因此也成為七段顯示器。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供的字形代碼的長(zhǎng)度正好是一個(gè)字節(jié)。要顯示數(shù)值，那必先將結(jié)果進(jìn)行處理，先將數(shù)值除以10，顯示余數(shù)，再判斷商是否為0，若不為0，則將商繼續(xù)除以10，將余數(shù)送顯高位。為了實(shí)現(xiàn)鍵盤的數(shù)據(jù)輸入功能和命令處理功能，每個(gè)鍵都有其處理的子程序，為此每個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)碼——鍵碼。其流程框圖所示：第一次所有列線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤信息（行信息）；第二次所有行線均輸出低電平，從所有行線讀入鍵盤信息（列信息）。將各特征編碼按希望的順序排成一張表，然后用當(dāng)前讀得的特征碼來(lái)查表。流程圖如下圖所示:開(kāi)始系統(tǒng)初始化鍵測(cè)試是否有鍵按下NY取鍵值列掃描取鍵值鍵值組合行掃描清零鍵數(shù)字鍵分析鍵值數(shù)據(jù)處理程序運(yùn)算處理程序功能鍵圖9 讀鍵子程序圖然后掃描鍵盤看是否有鍵輸入，若有，則讀取鍵碼，并判斷鍵碼是數(shù)字鍵、清零鍵還是功能鍵，是數(shù)值鍵則送LED顯示緩存并保存數(shù)值；是清零鍵則做清零處理，返回初始化；是功能鍵則又判斷是“=”還是運(yùn)算鍵，若是“=”則將計(jì)算的最后結(jié)果送LED顯示，并返回初始化。 流程圖如下圖所示:開(kāi)始初始化參數(shù)LED顯示有無(wú)按鍵輸入？讀取鍵碼分析鍵碼數(shù)字鍵清除鍵功能鍵輸入數(shù)字狀態(tài)清零功能鍵是數(shù)值送顯示緩存等待數(shù)值輸入讀取鍵碼計(jì)算結(jié)果結(jié)果結(jié)果送顯示緩存=+圖10 運(yùn)算子程序框圖 四、系統(tǒng)仿真與調(diào)試下面用KEILproteus仿真軟件介紹十進(jìn)制加法計(jì)算器的仿真與調(diào)試。C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)Keil C51可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。ASM文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。（Project），,并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件（本設(shè)計(jì)采用ATMEL一個(gè)項(xiàng)目文件可以包含多個(gè)文件，除了源程序文件外，還可以是庫(kù)文件、頭文件或文本說(shuō)明文件。 Proteus中課程設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果可以觀察到：數(shù)碼管顯示“000”；分別依次按下按鍵“29”、“+”、“45”和“=”，可以看到數(shù)碼管顯示“74”；也可以分別調(diào)試其它功能鍵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)調(diào)試結(jié)果與預(yù)期的理論值相吻合，即本次課設(shè)已成功。 五、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)了這幾天的艱苦奮戰(zhàn)，我的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)——十進(jìn)制加法計(jì)算器基本結(jié)束了。課程設(shè)計(jì)總共六