基于51单片机计算器课程设计.doc

单片机技术与接口课程设计报告题 目： 简易计算器的设计与实现 班 级： 13电信本2 学 号： 姓 名： 同组人员： 指导教师： 邓明华 年 月 日目 录1. 设计任务与目的12设计方案和系统框图12.1设计方案选择12.2系统框图设计23硬件电路设计23.1单片机介绍23.2液晶屏lcd1602的介绍33.3 44矩阵薄膜键盘介绍43.4 整体电路图54.程序的设计及描述55.系统调试66.总结7参考文献8简易计算器1.设计任务与目的本次实验的任务就是要以51系列单片机为核心实现一个简易计器，它的结构非常简单，利用单片机的i/o接口设计44键盘，16个键依次对应09、“+”、“-”、“”、“”、“=”和清除键。通过检测不同数字键、功能键的按下，可以进行加减乘除运算，并可连续运算。对应每一个数字键按下的同时，单片机控制液晶显示屏lcd显示按下键的值。通过软件编程可实现单加减乘除。2设计方案和系统框图21设计方案选择经分析，计算器电路包括三个部分：显示电路、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具体如下1）lcd显示电路lcd1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，但是初学者往往要注意结合lcd本身的时序图来完善初始化程序。又以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，故采用lcd.2）4*4键盘扫描电路(中断式，扫描式，反转式)设计行列键盘接口，一般常采用3 种方法读取键值。一种是中断式，外两种是扫描法和反转法。中断式：在键盘按下时产生一个外部中断通知cpu，并由中断处理程序通过不同的地址读取数据线上的状态，判断哪个案件被按下。本实验采用中断式实现用户键盘接口。扫描法：对键盘上的某一行送低电平，其他行为高电平，然后读取列值。若列值中有一位是低，则表明该行与低电平对应列的键被按下；否则，扫描下一行。反转法：先将所有行扫描线输出低电平，读列值。若列值有一位是低，则表明有键按下，读列值；然后所有列扫描线输出低电平，再读行值。根据读到的值组合就可以查表得到键码。由于考虑到熟练掌握单片机使用，故本次设计采用的中断式3）单片机微控制电路微控制电路就是以at89c51为核心的控制核心，主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。2.2系统框图 图2-1 系统组成框图3硬件电路设计3.1单片机介绍：单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的缩写mcu表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有cpu的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和cpu集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。intel的z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳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，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的cd4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大pcb板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！单片机的硬件特性：单片机集成度高。单片机包括cpu、4kb容量的rom（8031 无）、128 b容量的ram、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。系统结构简单，使用方便，实现模块化。3.2液晶屏lcd1602的介绍：1602lcd采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口第1脚：vss为地电源。第2脚：vdd接5v正电源。第3脚：vl为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度。第4脚：rs为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：r/w为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当rs和r/w共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当rs为低电平r/w为高电平时可以读忙信号，当rs为高电平r/w为低电平时可以写入数据。第6脚：e端为使能端，当e端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：d0d7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3-1所示： 表3-1 1602指令表序号指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001i/ds4显示开/关控制0000001dcb5光标或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01bf计数器地址10写数到cgram或ddram）10要写的数据内容11从cgram或ddram读数11读出的数据内容3.3 44矩阵薄膜键盘介绍 图3-1 薄膜44矩阵键盘内部电路3.4 整体电路图图3-2 简易计算器整体电路图4.程序的设计及描述本程序组成可分为3个模块：矩阵键盘模块，lcd显示模块，和运算模块（源代码见附件）程序框图见下图4-1图4-1 程序组成框图5实物的调试与仿真结果对比在本次电路的焊接中比较顺利，在整体电路焊接完成后除了lcd显示屏需要调整一下对比度，没有其他的故障，下面实物与仿真的对比：1) 加法运算 图5-1 加法实物 图5-2 加法仿真2）减法运算 图5-3 减法实物 图5-4 减法仿真3）乘法运算 图5-5 乘法实物 图5-6 乘法仿真 4）除法运算 图5-7 除法实物 图5-8 除法仿真6.总结在编程和硬件调试的过程中我们遇到了很多困难，特别是液晶屏的选择以及对lcd驱动显示电路的理解，几乎花掉了我们大半的时间，但仍旧是只理解了与我们项目相关的少量程序，在设计这个电路的过程中我们阅读了大量的关于液晶屏的资料，在各大c语言论坛、单片机论坛及proteus仿真、keil c论坛上注册了会员。同时参阅了论坛上大量成熟的电路及代码，深深的感觉到自己现在知识水平的落后，本以为本课题的思路非常简单却没想到做起来是那么举步维艰，通过这里我们体会到了一个硬件程序员的辛苦所在。但苦尽甘来我们还是尝到了我们课题成功后的喜悦，虽然只是成功了一小步只能显示五个自习室。在此过程中，我们也认识了一些论坛上的高人和访问了很多电子高手的博客，他们开阔的思路渊博的知识，绝非课本上能够学到的。参考文献1c程序设计（第三版）,谭浩强,清华大学出版社a,2008.52单片机原理与接口技术 ,牛昱光,电子工业出版社a，2009，13mcs-51单片机原理系统设计与应用,万福君,清华大学出版社a,2008,64proteus仿真论坛/thread-7599-1-1.html551单片机综合学习系统之1602字符型液晶显示篇 ,电子制作2008.1附件1源代码#include#define clearscreen lcd_write_command(0x01) #define uint unsigned int #define uchar unsigned char#define lcdio p0#define keyboard p1sbit lcd1602_rs=p25; sbit lcd1602_rw=p26; sbit lcd1602_en=p27; code uchar mayuan16=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,c,+,-,*,/,=;unsigned char code keycode=0x28,0x11,0x21,0x41,0x12,0x22,0x42,0x14,0x24,0x44,0x18,0x81,0x82,0x84,0x88,0x48;int i,j,k=1;long t=0,t1=0,t2=0,s;void delay_10ms() uchar i,j;for(i=0;i10;i+)for(j=0;j120;j+);void lcd_write_command(unsigned char command) lcdio=command; lcd1602_rs=0; lcd1602_rw=0; lcd1602_en=0; lcd1602_en=1; delay_10ms();void lcd_write_dat(unsigned char dat)lcdio=dat; lcd1602_rs=1; lcd1602_rw=0; lcd1602_en=0; delay_10ms(); lcd1602_en=1;void lcd_init(void)clearscreen; lcd_write_command(0x38); lcd_write_command(0x0c); lcd_write_command(0x80); clearscreen;uchar keyscan()uchar temp,keynum;keyboard=0xf0; delay_10ms(); if(keyboard!=0xf0) temp=keyboard; delay_10ms(); if(keyboard=temp) uchar i; keyboard=0x0f; delay_10ms(); keynum=temp | keyboard; while(keyboard!=0x0f); for(i=0;i16;i+) if(keycodei=keynum) return (i); return -1;calc(uchar n)if(n10)t1=t1*10+n;lcd_write_dat(mayuann);elseif(n=10)lcd_init();t1=0;t2=0,t=0;k=1;elseif(n0) t=t2-t1; else t=t1-t2; while(t!=0) lcd_write_dat(0x30+t%10); t=t/10; if(t2-t10) lcd_write_dat(0x2d);break;case 13:t=t2*t1; while(t!=0) lcd_write_dat(0x30+t%10); t=t/10; break;case 14: i=0; t=(long)(float)t2/t1)*1000); while(t!=0) lcd_write_dat(0x30+t%10); t=t/10; i+; if(i=3) lcd_write_dat(0x2e); if(t2/t1=0) lcd_write_dat(0x30);break; lcd_write_dat(mayua