【正文】 大容量、高性能 以往單片機內的 ROM為 1KB～ 4KB,RAM 為 64～ 128B。為了適應這種領域的要求 ,須運用新的工藝 ,使片內存儲器大容量化。另外單片機進一步改變 CPU的性能 ,加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性?，F指令速度最高者已達 100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒 ),并加強了位處理、中斷和定時控制功能。由于這類單片機有極高的指令速度 ,可以使用軟件模擬其 I/O 功能 ,由此引入了虛擬外設的新概念。隨著低價位 OTP(One Time Programble)及各種特殊類型片內程序存儲器的發(fā)展 ,加之處圍接口不斷進入片內 ,推動了單片機 “ 單片 ” 應用結構的發(fā)展。 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 8031 推出時的功耗達 630mW,而現在的單片機普遍都在 100mW 左右 ,隨著對單片機功耗要求越來越低 ,現在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝 )。 CMOS 雖然功耗較低 ,但由于其物理特征決定其工作速度不夠高 ,而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點 ,這些特 四川師范大學成都學院專科畢業(yè)設計 2 征 ,更適合于在要求低功耗 ,電池供電的應用場合。 微型單片化 現在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機存取數據存儲 (RAM)等集成在一塊單一的芯片上 ,增強型的單片機集成了如 A/D 轉換器、 PMW(脈寬調制電路 )等都集成在單一的芯片上 ,這樣單片機包含的單元電路就更多 ,功能就越強大。 此外 ,現在的產品普遍要求體積小、重量輕 ,這就要求單片機除了功能強和功耗低外 ,還要求其體積要小。 主流與多品種共存 現在雖然單片機的品種繁多 ,各具特色 ,但仍以 80C51為核心的單片機占主流 ,兼容其結構和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產品 ,ATMEL 公司的產品和中國臺灣的Winbond 系列單片機。而 Microchip 公司 的 PIC 精簡指令集 (RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭 ,中國臺灣的 HOLTEK 公司近年的單片機產量與日俱增 ,與其低價質優(yōu)的優(yōu)勢 ,占據一定的市場分額。在一定的時期內 ,這種情形將得以延續(xù) ,將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面 ,走的是依存互補 ,相輔相成、共同發(fā)展的道路。鍵盤是計算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。顯示器是計算器的輸出部件，有 發(fā)光二極管顯示器或液晶顯示器等。計算器電源采用交流轉換器或電池，電池可用交流轉換器或太陽能轉換器再充電。 選題意義及現狀 計算器（ calculator。計算器是能進行數學運算的手持機器，擁有集成電路芯片，結構簡單，功能較弱，但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉，因而廣泛運用于商業(yè)交易中，也是必備的 辦公用品之一。 設計概要 設計目的 通過本次畢業(yè)設計， 應用《單片機應用基礎》《計算機應用基礎》等所學相關知識及查閱資料，完成簡易計算器的設計，以達到理論與實踐更好的結合、 進一步綜合運用所學知識設計的能力的目的。 設計任務 。 PROTEL 軟件。 。 設計思路 系統(tǒng)總體模塊圖 AT89S52單片機 顯示模塊 電源模塊 輸入模塊 運算模塊 四川師范大學成都學院?？飘厴I(yè)設計 4 圖 11總體模塊圖 整個系統(tǒng)由電源給 51單片機和 LCD 液晶顯示提供電源使其工作，當外接按鍵輸入有效數值和運算模式時，通過主控芯片實現整個系統(tǒng)的功能。 第 2 章 硬件設計 鍵盤輸入模塊設計 計算器輸入數字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的 I/O 口資源 ，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。這種行列式鍵盤結構能有效地提高單片機系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 1602LCD 液晶具有 功耗低、顯示內容豐富、清晰，顯示信息量大，顯示速度較快，界面友好等而得到廣泛應用，因此使用 1602液晶顯示屏，可以方便的顯示多種字符，特別適用于單片機計算器的雙行顯示。 對于聲音開關按鍵，由于要求隨時關閉或打開聲 音提示，本設計也采用獨立按鍵產生下降沿輸入給單片機的外部中斷處理。具體功能按鍵設計如下圖： 圖 23功能按鍵設 圖中， AC為清零按鍵、 KeyBeep為聲音開關按鍵、 KeySqrt為開方按鍵、 KeyPow為多次方按鍵。 四川師范大學成都學院專科畢業(yè)設計 7 圖 24電源 主控模塊設計 MSC51 芯片簡介 MCS51 單片機內部結構 : 圖 25單片機內部結構圖 8051 的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。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。而且 AT89S52 可編程一千多次以上，的確是一種價格低廉的開發(fā)芯片。在對其操作時，應參考其時序圖，先把命令 寫入其內部寄存器設置它的工作方式和狀態(tài)。其程序流程圖如下圖所示： 四川師范大學成都學院專科畢業(yè)設計 9 圖 31顯示程序流程圖 其程序位于后面附錄 鍵掃程序設計 由于矩陣鍵盤采用 4 行 4 列的結構，每一行每一列各對應一個 I/O 口，故程序應該逐行查詢，一旦查詢到有某一行的按鍵被按下了，則根據 讀取到的 I/O 總線口的數據即可查詢到是哪一列的按鍵被按下了，最后對應行列返回一個按鍵值回主函數。其程序框圖如下圖： 圖 33清零程序流程圖 其程序如下： 中斷 0 入口 LCD 清屏顯示0 各數據存儲清零 清零標志位置 1 返回主程序 返回按鍵初始值 四川師范大學成都學院?？飘厴I(yè)設計 11 /***清零中斷程序 ******/ void EX0_int() interrupt 0 { if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫 { beep=0。 beep=1。 //顯示清屏 lcd_setxy(0,0)。039。 lcd_setxy(0,0)。N39。 ans1=0,ans2=0,ans=0,point=0。 ac=1。其程序框圖如下圖： 中斷 1 入口 聲音標注位取反 聲音標志位為 1？ 四川師范大學成都學院?？飘厴I(yè)設計 12 否 圖 34聲音開關程序流程圖 其程序如下： /***聲音中斷 程序 ******/ void EX1_int() interrupt 2 { beepflag=~beepflag。 delayms(100)。 } } 總體設計 整體程序包括：電子計算器 .C、 和 本系統(tǒng)采用大小循環(huán)嵌套方式的軟件設計思想，大循環(huán)則一直在運行，使計算器一直處于工作狀態(tài)，并不斷掃描按鍵，小循環(huán)用于識別數字是否輸入完 ，一旦檢測到輸入的是運算符，則轉換輸入數值并儲存起來，最后按下等于號以后則根據運 開聲音提示 返回主程序 四川師范大學成都學院?？飘厴I(yè)設計 13 算符計算兩個數值的大小，并通過 LCD 顯示。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。 可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經不起振動；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。電源故障包括電壓值不符合設計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負載能力差等。 在本次調試中出現的問題有： 在程序 中有的函數名未定義； 在抄錄程序時，少錄入一些字符，如： ”“{”“ ”“ ；、 、等符號，而出現錯誤； 有一些函數名錄入時少寫一個字母或順序顛倒； 沒有注意函數名的調用及定義； 芯片引腳定義出錯而導致沒有實驗現象。下面將進行多次測試，以檢驗計算器的性能指標。另外，由連續(xù)運算、新一輪運算測試、錯誤提示測試的結果以及運算過程中的 AC 清零、聲音開關設置可見，本設計的計算器的功能基本能實現。 第 6 章 總結與展望 總結 經過多次測量與調試，本計算器基本能實現設計要求中的功能。最后通過不斷的查閱資料，請教別人，修改程序，下載調試等過程，終于把遇到的問題逐一解 決了。在設計的過程中的思考解決問題的思路和方法對以后的工作和生活都是非常有幫助的。通過使用單片機編寫的程序實現高智能、高效率和更高的可靠性。本設計是用單片機 AT89C51 來控制，采用 LCD1602 液晶顯示讀取數據，軟件部分是由 C 語言來編寫的。 四川師范大學成都學院?？飘厴I(yè)設計 24 參考文獻 [1]馬忠梅等編著 .單片機的 C 語言應用程序設計 ,北京 :北京航空航天大學出版社 ,2020 [2]李云剛等編著 .單片機原理與應用系統(tǒng)設計 ,北京 :中國水利 水電出社 ,2020 [3]張軍編著 .AVR 單片機應用系統(tǒng)開發(fā)典型實例 ,西安 :中國電力出版社 ,2020 [4]李建忠編著 .單片機原理及應用 ,西安：西安電子科技大學出版社 ,2020 [5] 吳寧 .80X86/Pentium 微型計算機原理及應用 [M], 北京 :電子社 ,2020 [6] 蔡美琴 .MCS51 系列單片機系統(tǒng)及其應用 [M],北京 :高等教社 ,2020 [7] 肖金球 .單片機原理與接口技術 [M],北京 : 清華大學出版社 2020 [8] 郭天祥 .新概念 51 單片機 C 語言教程 :入門、提高、開發(fā)、拓展全攻 略 ,北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020 [9] 譚浩強 .從語言程序設計 ,第三版 ,北京 :清華大學出版社 ,2020 [10]徐愛鈞 .智能化測量控制儀表原理與設計 ,第二版 ,北京：北京航天航空大學出版社 , [11]孫育才等 .MCS51 系列單片微型計算機及其應用 ,第四版 :東南大學出版社 , [12]李萍等 .智能儀器實驗指導書，大連：大連交通大學 , [13]單片機應用技術（ C 語言）：中國勞動社會保障出版社， [14]朱定 華著 .單片機原理與接口技術：電子工業(yè)出版社 , [15]王宜懷 .劉曉升等著 ,嵌入式應用技術基礎教程 ,北京 :清華大學出版社 , [16]王威著 .HCS12 微控制器原理及應用 ,北京 :北京航空航天大學出版社 , [17]周立功 .單片機實驗與實踐 ,北京 :北京航空航天大學出版社 , [18]孫育才等 .MCS51 系列單片微型計算機及其應用 ,第四版 :東南大學出版社 . 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