基于AT89C52單片機(jī)的計(jì)算器設(shè)計(jì)說明書

1、湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于at89c52單片機(jī)的計(jì)算器設(shè)計(jì)說明書 系 別： 自動(dòng)化工程系年 級(jí)： 10級(jí) 專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)姓 名： 小珍 學(xué) 號(hào)： 1001020111導(dǎo)師姓名： 小 光 職 稱： 講師 2013年 5 月 29 日目錄1.前言12. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求23. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3 3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作總流程33.2系統(tǒng)的原理分析43.3系統(tǒng)工作原理說明53.4主控制模塊電路的設(shè)計(jì)63.5 系統(tǒng)的操作說明53.6 系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)6參考文獻(xiàn)6致謝詞7附錄81.前言 單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)制造技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，它是嵌入式控制系統(tǒng)的核心，如今，它已廣泛的應(yīng)用到我們生活的各個(gè)領(lǐng)

2、域，電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。作為21世紀(jì)的大學(xué)生，不僅要熟練地使用通用微機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，還要把計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到本專業(yè)領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域，即具有“開發(fā)”能力。新世紀(jì)的工科大專院校的大學(xué)生既要掌握通用微機(jī)，又要掌握單片機(jī)，所以學(xué)習(xí)單片機(jī)這一門學(xué)科對(duì)我們的學(xué)習(xí)很重要。大家都知道，現(xiàn)在市面上已出現(xiàn)很多有關(guān)點(diǎn)陣顯示器的商品，如廣告活動(dòng)字幕機(jī)、股票顯示板、活動(dòng)布告欄等。它的優(yōu)點(diǎn)是可按需要的大小、形狀、單色、或彩色來組合，可與微處理器連接，做各種廣告欄文字或圖形變化。因此可知漢字顯示系統(tǒng)在人民的生活當(dāng)中是何等的重要，也是研究的課題之一。本設(shè)計(jì)是基于51系列單片機(jī)來進(jìn)行的數(shù)字計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以完成計(jì)

3、算器的鍵盤輸入，進(jìn)行加、減、乘、除六位數(shù)范圍內(nèi)的基本四則運(yùn)算，并在lcd上顯示相應(yīng)的結(jié)果。設(shè)計(jì)電路采用at89c52單片機(jī)為主要控制電路，利用mm74c922作為計(jì)算器4*4鍵盤的掃描ic讀取鍵盤上的輸入。顯示采用字符lcd靜態(tài)顯示。軟件方面使用c語言編程，并用protues仿真。2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求（1）工作電壓：5v （2）工作頻率：50hz （3）計(jì)算結(jié)果的正確率：99.9% （4）lcd顯示的精確度：99%（5）小數(shù)點(diǎn)的精確度：保留三位小數(shù)3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作總流程圖3-1 系統(tǒng)方案3.2各模塊原理說明1.鍵盤接口電路模塊如下圖3-2所示，在本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器輸入鍵盤的

4、4條行線、列線分別連接到mm74c922的x1-x4、y1-y4引腳，mm74c922的數(shù)據(jù)輸出口與單片機(jī)的p2口相連，mm74c922的da引腳經(jīng)過一個(gè)非門連接到單片機(jī)的/int0腳，當(dāng)mm74c922檢測(cè)到鍵盤輸入時(shí)，da產(chǎn)生高電平，與之相連的/int0檢測(cè)到低電平，給單片機(jī)一個(gè)中斷，單片機(jī)從p2口的低四位讀入鍵盤上按下的鍵的值。圖3-2鍵盤接口電路圖2.lcd顯示模塊本設(shè)計(jì)采用lcd液晶顯示器來顯示輸出數(shù)據(jù)。通過d0-d7引腳向lcd寫指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使lcd實(shí)現(xiàn)不同的功能或顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。圖3-3 lcd顯示器3.運(yùn)算模塊（單片機(jī)控制）單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元

5、件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對(duì)51系列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。mcs-51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了cpu、ram、rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能i/o等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（cpu）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）、程序存儲(chǔ)器（rom/eprom）、并行i/o 口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（sfr）。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，通過使用單片機(jī)編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！因

6、此我們采用單片機(jī)作為計(jì)算器的主要功能部件，可以很快地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能。應(yīng)用89c52單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，達(dá)到如下基本要求：1.具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位功能。2.使用單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。3.具有基本的人機(jī)交互接口。按鍵輸入、led顯示功能。4.具有一定的可擴(kuò)展性，單片機(jī)i/o口可方便地與其他電路板連接。3.3系統(tǒng)工作原理說明 根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用mcs-51系列單片機(jī)為主控機(jī)。具體設(shè)計(jì)如下：（1）由于要設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器，可以進(jìn)行四則運(yùn)算，為了得到較好的顯示效果，采用lcd 顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。（2）另外鍵盤包括數(shù)字鍵（09）、符號(hào)鍵（+、-、）、清除鍵和等號(hào)鍵，故只需要16

7、 個(gè)按鍵即可，設(shè)計(jì)中采用集成的計(jì)算鍵盤。（3）執(zhí)行過程：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。（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上提示溢出；當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，計(jì)算器會(huì)在lcd上提示錯(cuò)誤。3.4主控制模塊電路的設(shè)計(jì)圖3-4 主控模塊電路3.5 系統(tǒng)的操作說明本設(shè)計(jì)采用矩陣鍵盤的方案。采用四條i/o 線作為行線，四條i/o 線作為

8、列線組成鍵盤，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為44個(gè)。計(jì)算器的鍵盤布局如圖5所示：有16個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中用一個(gè)p口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能。圖3-5 矩陣鍵盤布局圖3.6 系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)（1）使用時(shí)注意輸入電壓時(shí)5v，電壓過低會(huì)導(dǎo)致線路無法正常運(yùn)行。（2）如發(fā)現(xiàn)個(gè)別1602燈不亮，請(qǐng)檢查燈或線路，如還不亮請(qǐng)檢查1602是否壞掉；（3）不可將產(chǎn)品隨意碰撞，否則會(huì)導(dǎo)致電路元件損壞或造成虛焊，使電路無法正常運(yùn)；（4）通電時(shí)不可放于潮濕的地方以免電路短路。參考文獻(xiàn)1王廷才.電子線路輔助設(shè)計(jì) protel 99 sem.北京：高等教育出版社，2004.3張齊.朱寧西.單片

9、機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)m.北京：電子工業(yè)出版社，2009.4周潤(rùn)景.張麗娜.proteus入門實(shí)用教程m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. 5張毅剛.mcs-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)m.哈爾賓：哈爾賓工業(yè)大學(xué)出版社，1997.1韓全立.微機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.2佘明輝.電工電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)m.北京：理工大學(xué)出版社，2009.9王慧玲.電路基礎(chǔ)m.北京：高等教學(xué)出版社，2004.10李建忠.單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用m.西安電子科技大學(xué)出版，2008.11李群芳單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)（第3版）m北京：電子工業(yè)出版社2008.12黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) m.北京：北京航

10、空天大學(xué)出版社，2006.13趙曙光.可編程邏輯器件原理開發(fā)與應(yīng)用m.西安電子科技大學(xué)出版社，2006.14劉修文.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)制作300例m.北京:中國(guó)電力出版社,2008. 15謝自美.電子線路設(shè)計(jì)（第三版）m.中華科技大學(xué)出版社, 2008. 致謝詞三年前，這個(gè)校園是我的夢(mèng)想。三年后，微笑回首來路，一幕幕，宛在昨天。人生就是如此吧，每 個(gè)段落結(jié)束的時(shí)候，我們總會(huì)感慨時(shí)光飛逝。時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!本次設(shè)計(jì)最終得以順

11、利完成，非常感謝我的導(dǎo)師小光老師。從選設(shè)計(jì)課題直到硬件的最終完成，他給予了我盡心盡力的指導(dǎo)。林壽光老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深地影響著我，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)、工作、生活必將產(chǎn)生影響。借此機(jī)會(huì)，特向林壽光老師表示最誠(chéng)摯的感謝。感謝湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院的所有領(lǐng)導(dǎo)和老師（蔡明雄書記、翁娟釵輔導(dǎo)員、鄭維清老師、陳輝煌老師、許振龍老師、李清生老師、邱興陽老師等等），他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識(shí)、誨人不倦的品格一直感染和激勵(lì)著我不斷上進(jìn)，使我大學(xué)三年的時(shí)光充實(shí)而有意義?！昂＜{百川，取則行遠(yuǎn)”，在這美麗的校園里，不斷成長(zhǎng)，在這里我所學(xué)到的，必將使我受益終生。在本次課程設(shè)計(jì)中，我也參照了大量的著作和文章，許多學(xué)者的科研成果

12、給我很大啟發(fā)，在此向這些學(xué)者們表示由衷餓感謝。感謝那些與我朝夕相處了三年的同學(xué)，這些日子，他們和我一塊努力奮斗共進(jìn)共退，互相扶持。 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)的濃厚的興趣，讓我在漫長(zhǎng)的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們！ 附錄附錄一： 元件清單序號(hào)元器件名稱型號(hào)個(gè)數(shù)1電阻10k1個(gè)2瓷介電容22pf2個(gè)3極性電容10uf1個(gè)4晶振12mhz1個(gè)540腳底座1塊6電位器10k1個(gè)7按鈕17個(gè)8排阻10k1個(gè)91602 1塊

13、10芯片at89c511塊附錄二：設(shè)計(jì)原理圖附錄三：程序1. 鍵盤出入檢測(cè)程序 有鍵按下時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷0，轉(zhuǎn)入外部中斷0中斷處理函數(shù)，在中斷處理函數(shù)中完成對(duì)按鍵的判斷，以進(jìn)行下一步的程序處理。/*外部中斷0處理函數(shù)*/void int_0(void) interrupt 0 using 0key=translate(p2&0x0f);if(key=0) /判斷按下的鍵是否為數(shù)值num=num*10+(key-0);if (operators0)y=num;iny=1;elsex=num;if(num-134217728) /當(dāng)前數(shù)值是否超出限定范圍display(num);elseda

14、taoverflow();elseswitch(key)case c:x=0;y=0;num=0;iny=0;operators=0;display(num);break;case =:arithmetic();iny=0;operators=0;num=0;break;case +: if (operators)arithmetic();operators=1;num=0;break;case -: if (operators)arithmetic();operators=2;num=0;break;case *: if (operators)arithmetic();operators=3

15、;num=0;break;case /:if (operators)arithmetic();operators=4;num=0;break;2.lcd顯示程序 利用lcd靜態(tài)顯示，通過程序向lcd寫指令字或數(shù)據(jù)使lcd完成不同功能或顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。/*lcd初始化函數(shù)*/void init_lcm()write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x38);write_com(0x08);write_com(0x01);write_com(0x06);write_com(0x0e);/*lcd寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void writ

16、e_data(char ddata)rs=1;/*寫指令*/r_w=0;en=1;/*使能信號(hào)開*/p1=ddata;/*將數(shù)據(jù)送入p1口*/en=0;/*使能信號(hào)關(guān)*/check_bf();/*lcd寫指令函數(shù)*/void write_com(char command) rs=0;/*寫指令*/r_w=0;en=1;/*使能信號(hào)開*/p1=command;/*將數(shù)據(jù)送入p1口*/en=0;/*使能信號(hào)關(guān)*/check_bf();/*lcd檢查忙碌函數(shù)*/void check_bf()char i,x=0x80;p1=0xff;while(x&0x80)rs=0;r_w=1;en=1;x=p1;en=0;for (i=0;i10;i+);en=0;/*關(guān)閉使能信號(hào)*/*lcd清屏函數(shù)*/void clearlcd()write_com(0x01);/*lcd顯示函數(shù)*/void display(long a)long temp,b,c=-1;int lent