基于单片机的计算器设计.doc
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1、常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 学生毕业设计(论文)报告 设计(论文)题目: 基于单片机的计算器设计 毕业设计(论文)任务书 一、课题名称: 基于单片机的计算器设计 二、主要技术指标(或基本要求): 1.LCD:Vcc+5V 电源。 2. 串口号:116,波特率600256000bit/s,大于115200bit/s时需要硬件支持。 3.AT89C51低耗的8位单片机,内含8kb。 三、主要工作内容:1.内容:设计一个简易计算器; 2.要求:(1)能实时现清零及加减乘除所有功能,并将结果显示出来;(2)查阅相关资料,提出设计要求及方案;(3)以单片机AT89C51为核心,
2、设计硬件及软件程序;(4)流程图编写,计算器进行仿真调试; 四、主要参考文献1 李朝青.单片机学习辅导测验及解答讲义.北京:北京航空航天大学出 2 龚茂发,等.单片机人机接口时列集. 北京:北京航空航天大学出版社出版,2003 3 李众,张素琴 ,单片机技术与项目训练 清华大学出版社 4周润景 , 张丽娜 , 丁丽 .基于PROUTEUS的电路及单片机设计与仿真 .北京航空天大学出版社5陈宝江,张幽瞳. MCS单片机应用系统实用指南 机械工业出版社 6张迎辉,赵润林,贡雪梅.单片机实训教程 北京大学出版社 学 生(签名) 20 年 月 日 指 导 教师(签名) 20 年 月 日 教研室主任(签
3、名) 20 年 月 日 二级学院领导(签名) 20 年 月 日毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目基于单片机的计算器设计一、 选题的背景和意义:计算器在我们身边随处可见,在高速发展的今天,随着我们的物质生活的不断提高。电子产品也不断的涌进了家家户户,无论是生活或者是学习还是娱乐我们都离不开电子产品。现如今大型而复杂的计算已是人脑所不能胜任的了,而且比较容易出错。所以我们离不开计算器,它可是我们最亲密的伙伴之一。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤,并从实践出发对计算器设计做一个详细分析和研究。二、 课题研究的主要内容:(1)设计简单的计算器可以进行四则运算,为了能实现更好的
4、功能,所以采用了LCD显示数据和结果。(2) 数字键盘包括(09),符号键(+,*,),以及等号键,所以需要16个键,本次设计就采用了4*4键来实现的。(3) 执行程序:开机显示为零,等待键输入值,当输入值输入数字,就可以通过LCD显示出来,当输入加减乘除运算符时,计算器在内部就执行数值转换和存储,然后输出结果。三、 主要研究(设计)方法论述:(1)简述单片机技术在国内外的发展现状以及LCD的显示和矩阵键盘的基本原理。(2) 了解51系列某种产品最小电路。(3) 了解单片机之间数据转换功能和工作过程。(4) 完成功能模块的硬件设计和必要的参数设计。(5) 用PROTEL软件来完成原理电路图的绘
5、制。四、设计(论文)进度安排:时间(迄止日期)工 作 内 容五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日六、二级学院意见: 签名: 年 月 日 基于AT89C51的简易计算器设计目录摘要Abstract第1章 前言. 1 第2章 计算器的简单简介. 2 2.1 设计目的.2 2.2 设计任务.2 2.3 MCS-51系列单片机简介. 4 2.4 单片机的选择目的. 5 2.5 矩阵按键.6 2.6 计算器设计总体思想. 8 第3章 硬件设计. 10 3.1 硬件系统设计.10 3.2 键盘接口电路.10 3.3 LED显示模块. 10 3.4 运算模块. 11 第4章 软件设计.114.1
6、程序语言的选择.12 4.2 主程序流程图.12 4.3 算术运算程序流程图.12 4.4 键扫流程图.13第5章 仿真调试.15 5.1 C51单片机软件开发系统Keil.15 5.2 系统工作原理图.17 第6章 结束语.19 参考文献答谢辞摘 要 随着社会的不断发展,我们的物质生活和娱乐方式都越来越离不开电子产品。最近几年随着科技的高速发展,单片机的应用正在悄无声息的走进了我们的生活,同时也带动了传统控制检测技术的不断更新和变化。不仅在技术发生了改变,它也带动了我们经济的不断发展。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部位来使用。现在,不管是计算机还是手机,里面都
7、有一个微型的计算器,这样的设计有利于方便人们计算很复杂的计算过程。本次设计主要采用了MSC-51单片机,LCD显示器,控制按键为元件来设计一个小小的计算器。利用此设计熟悉单片机控制器及汇编语言的编程,对个芯片的了解和认识及51单片机各个IO端口的功能和基本的用途有所了解。常用的LCD显示器的使用方法及一般键盘的使用方法。在进行仿真调试的时候所采用的软件是Proteus ISIS来进行调试,而所编写的程序是用KEIL软件进行编写的。关键词:MSC51单片机;数码显示LCD;Proteus ISIS;KEIL软件AbstractWith the continuous development of
8、society, our material life and entertainment are more and more cannot do without the electronic products. In recent years, with the rapiddevelopment of science and technosame time also led to the continuous update of traditionlogy, the application of SCM isquietly into our life, at the al control de
9、tection technology andchange. Not only changed in technology. It also led to the continuous development of our economy. In the SCM real-time detection and automatic control system, the microcontroller is often used as a core to use. Now, whether it is acomputer or mobile phone, which has a mini calc
10、ulator, thisdesign is conducive to the convenience of people itis very complicated to calculate The process of calculation. This design mainly uses MSC-51 MCU, LED display control buttons for the components to design a small calculator. Use thisdesign with single chip controller and assembly languag
11、e programming, to understand the knowledge and understanding of a chip and 51 MCU IO port functions and basic usage purposes. Using the method of LCD display common and general keyboard.Key words: MSC - 51 single chip microcomputer; digital display LCD第1章 前言随着电子信息产业的发展,计算器几乎在我们身边无处不在,它不仅方便我们计算而且能为我们
12、解决大脑所不能解决的问题。那么就让我们大家先来大致了解一下它的内部结构及简易的制作方法。首先,让我们来了解一下计算器里面最核心的元器件51单片机,体积小,价格低,功能强大。在一个单片机系统中,要使系统正常工作,那么就要满足单片机最小工作系统的信号完整。单片机技术是一门应用性很强的专业课程,其理论知识与实际操作技能是从事电子信息类,机电类,电气自动化类等技术专业人员必不可少的。当今社会,高科技术在不断的创新,电子产品越来越离不开人们了。一个简简单单的计算器里面就包含了最主要的51单片机,为什么我们不选择52单片机而是选择51,因为价格低。目前,51单片机在我国的各个行业得到了广泛的应用,各个大专
13、院校都开设了单片机原理与应用方面的课程,这是一门技术性和实践性很强的学科,必须通过一系列的软件硬件实验。目前我们所使用的计算器大部分都是用C语言来进行编程的。然而,现在我就选择用汇编语来实现计算与接收外部的模拟信号进行完成本设计。通过本次设计让我们多了解单片机内部硬件与系统的组成。通过编程控制计算器简单的加减乘除功能,让我们了解汇编指令系统,掌握程序结构设计方法。随着社会的发展,科学的进步,人们的生活水平在逐步的提高,尤其是微电子技术的发展,犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较常见的电子产品之一。如何使用计算器技术就更加成熟了,充分利用已有的软件和硬
14、件条件,设计出更出色的计算器,使其更好的为各个行业服务,成为如今电子领域重要的研究课题。我们在以后的生活中应该不断地创新,创造更方便简洁的计算器让它更好的服务于人民群众。以前我们使用的计算器基本上都用LED来显示,但是本设计选择了LCD它的使用功能基本上和LED一样,只是在应用方面比较先进。这样就可以把以前老式的计算器取而代之,让人们逐渐使用LCD制作出来的计算器,今天,人们的日常生活中已经离不开计算器了,社会的各个角落都有它的身影,比如商店,学校,办公室等各个领域都离不开计算器。所以,我们应该大力挖掘新科技,新技能,创造更多的财富,把我们的技术不断的扩充,让它带动我们的经济发展。通过本设计的
15、学习,是我掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法,并能综合应用所学软件,硬件知识分析实际问题,提高解决毕业设计实际问题的能力,为单片机应用和开发打下良好基础。周所周知第2章 计算器的简单简介2.1 设计目的通过本次的设计,应用单片机技术与项目训练,计算机应用基础,单片机应用基础等相关知识和上网查阅资料,完成简易计算器的设计,让它能达到预期的效果,改善老式的计算器,以达到理论与实践相结合,进一步提高综合应用所学知识和设计的能力目的,更好的完成本次设计,我们做任何一次设计的时候都要取其精华,弃其糟粕,查阅更多的资料来完善我们的作品,虽然每次都会面临失败,可是失败是成功之母,为了更好的完成这个简
16、易的计算器,我们需要准备更多的材料和设计思路,为什么我会选择制作这个简单的计算器,是因为它和我们生活息息相关,所以我想制作一个既简单又方便携带的小型计算器来代替大型的计算器。2.2 设计任务 1简单说明单片机技术发展,国内外现状及LCD动态显示和矩阵键盘基本原理。2掌握AT89C51系列的最小电路和外部扩展电路的设计。3了解单片机数据转换功能和工作过程。4 完成主要功能模块的硬件电路设计和必要的参数确定。5 用PROTEL软件来完成原理电路图的绘制。4*4键本系统相对比较简单,数据处理的量也不是很大,所以选用AT89C51作为控制系统的核心。AT89C51是Atmel公司推出的一种低功耗、高性
17、能的CMOS单片机,内带4KB可编程Flash存储器、128B背部RAM、2个16位定时/计数器、WDT,并具备ISP端口,便于程序的在系统修改和调试,可大大缩短系统的开发周期。晶振电路LCD数码管的显示AT8C51复位电路图2.1 硬件框图2.4 MCS-51系列单片机基本组成单片机应用广泛,它的片内具有微型计算机的基本功能模块:CPU ROM RAM IO接口。单片机内部的基本结构电路如图2.3所示: 图2.3 单片机内部的基本结构图 首先让我们先了解一下单片机内部各个功能的作用及特点:1. 内部程序存储器(ROM):它主要是用来存放程序 ,一旦程序固化到程序存储器后是只读不写,MCS51
18、单片机有很多不同系列号,其中重要的区别之一就是片内程序存储器的性质和容量不同,所以在实际使用时应该按照所需要的功能来决策。2. 中央处理器(CPU):程序被固定到单片机后,系统上电,如果提供给单片机的电源系统,复位信号,时钟信号,都满足要求了,那么CPU就开始工作。运算器和控制器是计算机的核心部分,常把它们称为首脑地位。3. 内部数据存储器(内部RAM):51单片机芯片中共有256个RAM单元,但其中后128个单元被专用寄存器占用,能作为寄存器供用户使用的只有前128单元,用于存放可读写的数据。4. 4个IO接口P0.0-P0.7:P0口8位双向接口线。 P1.0-P1.7:P1口8位双线接口
19、线。AT89C51的外部引脚说明及结构示意图如图2.7所示:MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU,RAM,ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。MCS-51单片机内包含下列几个部件:1一个8位CPU;2 一个片内振荡器及时钟电路;3 4K字节ROM程序存储器;4 128字节RAM数据存储器;5 两个16位定时器/计数器;6 可寻址64KB外部数据存储器和64BK外部程序存储器空间的控制电路;7 32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口);8 一个可编程全双工串行口;9 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。10电源线:VCC:+5 V电源。
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