基于AT89C51单片机简易计算器设计

1微机原理与单片机课程设计课程设计报告基于 51 单片机的简易计算器设计学生姓名 卓国焕专业 电子信息工程所在班级 1141学号 201411611136指导老师 欧触灵日期 2016.10.312016.11.42一、设计目的单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位整数数范围内的基本四则运算，并在LED上显示相应的结果。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。二、总体设计及功能介绍根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机，实现对计算器的设计。具体设计及功能如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LED 显示数据和结果。（2）另外键盘包括数字键（09）、符号键（+、-、）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。（3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LED显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LED上输出运算结果。3（4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LED上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LED上显示“CUO”,提示溢出。三、系统模块组成框图：二、硬件设计（一）、总体硬件设计本设计选用 AT89C51 单片机为主控单元。显示部分：采用 LED动态显示。按键部分：采用 4*4 集成计算键盘；总电路图：51 单片机 输入模块运算模块LED 显示模块4（1）44 集成计算键盘集成计算键盘本质上是44矩阵键盘，矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为44个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。5矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图2所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。矩阵键盘内部电路图如图所示：（三）、LED 显示模块如图6本设计采用 LED 共阴数码管来显示输出数据。共阴数码管的每一位都是公共的阴极，只有输入低电平的时候才有可能被点亮，所以位选的时候被选中的位必须是低电平。本设计采用两个 74HC573 锁存器来驱动数码管，引脚如上图所示。74HC573-1 是控制段选的，74HC573-2 是控制位选的，P2.6 和P2.7 端口是锁存使能位，置高电平时锁存器透明（即输入和输出相同），置低电平时锁存。74HC573 的八个锁存器都是透明的 D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存7在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。HC573 引脚功能： 引脚号 符号 名称及功能1 OE 3 态输出使能输入（低电平）2-9 D0 - D7 数据输入12-19 Q0 - Q7 3 态锁存输出11 LE 锁存使能输入10 GND 接地(0V)20 VCC 电源电压（四）运算模块（51 单片机控制）51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单8片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。单片机最小系统复位时单片机的初始化操作，只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号，就可以使STC89C51单片机复位。本次采用的是12M晶振，按钮复位电路。三、软件设计9现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下：1、 键盘输入；2、 数值显示；3、 加、减、乘、除四则运算；针对上述功能，计算器软件程序要完成以下程序的设计：1、 键盘输入检测程序2、 LED显示程序3、 算术运算程序1、程序流程图系统总流程图10开始初始化参数初始化 LED 显