基于AT89C52单片机的计算器设计.doc

电子设计大赛训练设计报告基于AT89C52 单片机的计算器设计 指导老师： 曾祥志.管立新.许粮 作者：黄红平 学校：赣南师范学院 物理与电子信息工程 完成时间 2011年8月20日摘 要计算器是微型电子计算机的一种特殊类型。它与一般通用计算机的主要区别在于程序输入方式的不同。计算器的程序一般都已经固定，只需按键输入数据和运算符号就会得出结果，很容易就能掌握。而一般计算机的程序可以根据需要随时改动，或重新输入新的程序。简易计算器主要用于加减乘除；科学计算器，又增添了初等函数运算。随着微电子技术的不断发展，微处理芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一片芯片上同时集成cpu，存储器，定时器，计数器，并行和串行接口，看门狗，前置放大器，A|D 转换器，D|A 转换器等多种电路。关键词：计算器、at89s52、液晶显示16021.简易计算器的设计方案1.1 硬件部分设计方案1. 单片机以AT89S52 来作为核心元器件2按键部分采用4*4 行列式键盘，分别设定数字键和功能键。3. 显示部分方案一：使用8 位LED 数码管来做显示。LED 显示器是由发光二极管显示字段组成的显示器件，在单片机应用系统中通常使用的是七段LED，这种显示器有共阴极和共阳极两种，它具有成本低廉、配置灵活和单片机接口方便等特点。方案二：使用液晶显示器来显示。液晶是介于固态和液态间的有机化合物，将其加热会变成透明液态，冷却后变成结晶的混作固态。在点击的作用下，产生冷热变化，从而影响它的透光性，来达到显示的目的。LED 还具有以下几个优点：低压、微功耗、显示信息量大、长寿命、无辐射、无污染。后选择的显示是液晶显示。大致原理图如下。（后改用AT89S52 代替AT89C51 ）总的电路设计方案以单片机 AT89S52 来作为核心元器件，外围采用4*4 行列式键盘作为输入，采用led1602 液晶显示来做输出。这里重点介绍液晶输出地管脚，因为一开始本打算用数码管来做显示，后改为液晶，不是很熟悉。它是一个双行显示的液晶显示器。其采用标准的16 脚接口。1. vss 为地电源2. vdd 接5v 正电源3. vo 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对江西师范大学理电学院电子系07 级电子综合实践文稿29比度最高，对比度过高会产生影子，使用时可以通过一个10k 的电位器调整对比度4. 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5. rw 为读写信号线，高电平时选择读操作，低电平时选择写操作。当rs和rw 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rw 为高电平时可以读忙信号，当rs 为高点平rw 为低电平时可以写入数据。6. 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7. 714 d0d7 为8 位双向数据线8. 1516 分别为背光灯正负极，A 接正极，K 接负极1.2 软件部分1.采用汇编语言编写计算器程序2.采用c 语言编写计算器程序最终选择了 c 语言编写计算器程序,主程序见附录2.调试与仿真下面用 KEIL uVision 与porteus 仿真软件实现简易计算器的仿真与调试。keil 软件的介绍单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51 单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium 或以上的CPU，16MB 或更多RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C 语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。1. 系统概述Keil C51 是美国Keil Software 公司出品的51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C 来开发，体会更加深刻。KeilC51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51 开发系统各部分功能和使用。2. Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构C51 工具包的整体结构中，其中uVision 与Ishell 分别是C51 for Windows和for Dos 的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。然后分别由C51 及A51 编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51 连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51 转换成标准的Hex 文件，以供调试器dScope51 或tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。3. 采用KEIL 开发的89c51 单片机应用程序一般需要以下步骤：（1） 在 uVision 集成开发环境中创建新项目（Project），扩展文件名为.UV2,并为该项目选定合适的单片机CPU 器件（本设计采用ATMEL 公司下的AT89C51）(2)用uVision 的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM）,也可以使C语言文件（扩展名.C），并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包含多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。（3）通过uVision 2 的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及Debug 调试器的功能。（4）对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX 文件，如果出现编译连接错误则返回到第2 步，修改源文件中的错误后重构整个项目。（5）对没有语法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将HEX 文件写入到单片机应用系统的ROM 中。另利用 isis 仿真软件进行全面的仿真测试，截图如下3.结果分析基于以上制作出来的计算器能进行基本的四则运算，仿真软件中的功能实现成功。实际效果图如下图所示,包括正反面以及运算界面。5.收获与体会通过这次电子综合实践的学习,着重培养了我独立思考、综合运用所学有关知识的能力，能更好的巩固单片机、c 语言、模拟电路、数字电路学习的内容6.参考文献1 胡汉才. 单片机原理及接口技术M. 清华大学出版社2 华成英. 模拟电子技术基础M. 高等教育出版社3 阎石. 数字电子技术基础. 高等教育出版社软件程序：/p1口接矩阵键盘#include #include #include #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit pinRS= P26; /复位端 sbit pinRW= P25; /写数据端sbit pinE= P27;/使能端/#include LCD1602.hvoid shortdelay(uchar i)/短延时for(;i0;i-);/长延时void longdelay(uint i)uint j;for(;i0;i-)for(j=100;j0;j-);/延时程序void delay(int i)int j;for(;i0;i-)for(j=0;j100;j+);/初试状态void io_init()P1=0xff;/-键盘扫描部分-/unsigned char key_scan() unsigned char key;unsigned char temp;uint flag;io_init(); /初始化P1=0xf0; /高四位输入 行为高电平 列为低电平flag=0;loop: temp=P10xf0;/屏蔽低四位while(temp)P1=0xfe;delay(1);if(P1&0xfe)!=0xfe)switch(P1)case 0xee: key=0x11;flag=1;break;case 0xde: key=0x12;flag=1;break;case 0xbe: key=0x13;flag=1;break;case 0x7e: key=0x14;flag=1;break;if(flag)goto exit;elseP1=0xfd;delay(1);if(P1&0xfd)!=0xfd)switch(P1)case 0xed: key=0x21;flag=1;break;case 0xdd: key=0x22;flag=1;break;case 0xbd: key=0x23;flag=1;break;case 0x7d: key=0x24;flag=1;break;if(flag)goto exit;elseP1=0xfb;delay(1);if(P1&0xfb)!=0xfb)switch(P1)case 0xeb: key=0x31;flag=1;break;case 0xdb: key=0x32;flag=1;break;case 0xbb: key=0x33;flag=1;break;case 0x7b: key=0x34;flag=1;break;if(flag)goto exit;elseP1=0xf7;delay(1);if(P1&0xf7)!=0xf7)switch(P1)case 0xe7: key=0x41;flag=1;break;case 0xd7: key=0x42;flag=1;break;case 0xb7: key=0x43;flag=1;break;case 0x77: key=0x44;flag=1;break;exit: return key;if(temp=0)goto loop;/- 键盘扫描完/- 显示初始化/P0 口初始化void initpindata(bit i)/uchar pindata,pinRS,pinRW,pinE;if(i=1) P0=0xff;else P0=0X00;/数据命令选择设置void setRS(bit i)if(i=1) pinRS=1; /RS高电平选择数据寄存器else pinRS=0;/RS低电平选择指令寄存器/读写操作控制void setRW(bit i)if(i=1) pinRW=1; /RW高电平选择读else pinRW=0; /RW低电平选择写/使能信号void setE(bit i)if(i=1) pinE=1;else pinE=0; /下降沿执行/读BF 以及AC 的值uint read_BF_AC()/忙标志位和地址计数器AC命令 BF为1表示忙uint temp;initpindata(1); /初始化setRS(0); /数据命令选择设置setRW(1); /读写操作控制设置setE(1); /以上是忙标志设置shortdelay(1);temp=P0;shortdelay(10);setE(0);/E下降沿开始执行return(temp);/判忙bit statuscheck()return(bit)(read_BF_AC()&0x80); /判最高位是否为1 /写指令函数void writeinstruc(uint instruc)while(statuscheck();initpindata(0);setRS(0);setRW(0); /00写指令setE(0);P0=instruc;/short delay(1);setE(1);shortdelay(10);setE(0); /下降沿开始执行/写数据到RAMvoid writedata(uint data1)initpindata(0);setRS(1);setRW(0); /10写数据setE(0);P0=data1;setE(1);shortdelay(10);setE(0);/下降沿开始执行/从RAM 中读数据函数uint readdata(void)uint temp;initpindata(1);setRS(1);setRW(1); /数据寄存器读出setE(1);shortdelay(1);temp=P0;shortdelay(10);setE(0); /下降沿开始执行return(temp);/显示程序 X 为行号，Y 为列号，date 为要显示的数据void dispcharacter(int x,uint y,uint data1)uint temp;while(statuscheck(); /判忙temp=y&0x0f;/不忙此语句执行 高四位被置0x&=0x01; /高七位被置0if(x) temp|=0x40;writedata( data1);/setDDRAM_Add(temp);/LCD 初始化void initLCD()writeinstruc(0x01);/LCD 复位函数writeinstruc(0x06);/增量方式，不移位writeinstruc(0x0c);/显示开，光标关，闪烁关writeinstruc(0x38);/8 位，2 行，5*7/-准备工作完成-/-计算器-/compute(char key1,i)signed char m,n,c,act;long int num1,num2,result;signed char str44=7,8,9,/,4,5,6,*,1,2,3,-,c,0,=,+;signed char str111,string12;m=(key1&0xf0); /屏蔽低四位m=m/16;m=m-1;n=key1&0x0f; /屏蔽高四位n=n-1;c=strmn;sprintf(string1,%c,c);strcat(str1,string1);if(c=+)|(c=-)|(c=*)|(c=/)act=c;num1=atoi(str1);memset(str1,0,11);memset(string1,0,2);if(c=)num2=atoi(str1);switch(act)case+:result=num1+num2;break;case-:result=num1-num2;break;case*:result=num1*num2;break;case/:result=num1/num2;break;if(c=c)act=0;num1=str10;num1=str18;memset(str1,0,11);memset(string1,0,2);num1=str10;num1=str18;longdelay(350);switch(key1)case 0x11: dispcharacter(0,i,7);i+;break;case 0x12: dispcharacter(0,i,8);i+; break;case 0x13: dispcharacter(0,i,9);i+; break;case 0x14: dispcharacter(0,i,/);i+;break;case 0x21: dispcharacter(0,i,4);i+;break;case 0x22: dispcharacter(0,i,5);i+;break;case 0x23: dispcharacter(0,i,6);i+;break;case 0x24: dispcharacter(0,i,*);i+;break;case 0x31: dispcharacter(0,i,1);i+;break;case 0x32: dispcharacter(0,i,2);i+;break;case 0x33: dispcharacter(0,i,3);i+;break;case 0x34: dispcharacter(0,i,-);i+;break;case 0x41: writeinstruc(0x01); break;case 0x42: dispcharacter(0,i,0);i+;break;case 0x44: dispcharacter(0,i,+);i+;break;case 0x43: dispcharacter(0,i,=);i+;/上面为各个运算符号所对的按键m=result/10000; /