基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器硬件

1、南昌工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）機(jī)械與電氣工程學(xué)院（院）系電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器（硬件）學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期 2010年 6月18日基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器(硬件)TheThe calculatorcalculator basedbased onon thethe designdesign ofof MCUMCU (hardware)(hardware)摘要近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在 不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方 便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)

2、，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化 儀器，儀表，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的 應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠, 使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制， 智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。作為微型機(jī)的一個(gè)主要分支，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把CPU、RAM和ROM存 儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種I/O接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。從它的組成和 功能來(lái)看，一塊單片機(jī)芯片其實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。本次設(shè)計(jì)是采用MSC-51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)的六位數(shù)計(jì)算器，采用C語(yǔ)

3、言進(jìn)行程序編寫 實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能。外接4X5的鍵盤，通過(guò)鍵盤掃描來(lái)完成輸入數(shù)的控制，輸出釆用1602 液晶顯示，并設(shè)有清零鍵可隨時(shí)完成計(jì)算與顯示的清零。計(jì)算器將完成的0至99999整 數(shù)的加/減/乘/除運(yùn)算。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S52 1602液晶 矩陣鍵盤C語(yǔ)言AbstractAbstractIn recent years, as computer penetration in the social field and large-scale development of mtegrated ciicuits, nucrocontioiler applications are continu

4、ally deepening, because of its poweifiil fiuiction. small size, low power consumption, cheap, reliable, easy to use, etc. theiefoie paiticularly suitable for systems with control of more and more widely used m automatic control, intelligent iiistiunients, meters, data acquisition, militaiy products

5、and home appliances fields.As one of the main biancli of miciocomputei; microcontroller in the stiuctuie of the biggest feature is the CPU、RAM and ROM memory, timer and multiple I/O interface circuit mtegrated on a VLSI clup. The composition and fiinction fiom its pomt of view, a single chip is actu

6、ally a computerThis design is the use of MSC-51 nucrocontioiler to design the six-digit calculator, usmg C piogianuning language to achieve calculator functions. 4X5extemal keyboard, the keyboard scan to finish by the number of contiol values and the 1602 output with human-type liquid ciystal to ach

7、ieve, and has cleared at any time to complete key calculation and display clear. Calculator to complete from 0 to 99999 plus / minus / multiply / divide.KeyKey words:words: MCUAT89S52; LCD1602; Matrix Keyboard; C language 1 1摘要.IABSTRACT . II第章引言.o1.1選題的依據(jù)及課題的意義 .o1.2研究概況及發(fā)展趨勢(shì)綜述 .o1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求 .11.4.總體

8、設(shè)計(jì)思路 .1第二章設(shè)計(jì)方案論證與選擇.22.1控制部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 .22.2顯示電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 .42.3單片機(jī)電源部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 .62.4鍵盤設(shè)計(jì)方案論證與選擇.82.5單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 .92.6系統(tǒng)組成 .10第三章重要器件的知識(shí)介紹 .113.1單片機(jī)的知識(shí)介紹 .113. 1. 1單片機(jī)功能特性 .113.1.2單片機(jī)各引腳功能說(shuō)明 .113. 1.3單片機(jī)時(shí)鐘電路 .123. 1.4 LED提示電路 .133.2 1602液晶顯示資料.14第四章計(jì)算器的軟件編程 .154.1程序設(shè)計(jì)思想 .154.2 4*5鍵盤掃描程序.164.

9、 3 1602 液晶顯不程序.17第五章 計(jì)算器使用說(shuō)明 .18 參考文獻(xiàn).2222附錄II第一章引言單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器在人們的日常中是比較的常見(jiàn)的電子產(chǎn)品之一。其特點(diǎn)是攜 帶方便與價(jià)格廉價(jià)，因此廣泛運(yùn)用于商業(yè)交易與生活實(shí)用中，可是它還在發(fā)展之中， 以后必將出現(xiàn)功能更加強(qiáng)大的計(jì)算器，基于這樣的理念，本次設(shè)計(jì)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè) 六位數(shù)的計(jì)算器。1.1選題的依據(jù)及課題的意義單片機(jī)也被稱為微控制器(Microcontroller),是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控 制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通 過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成

10、進(jìn) 復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。通過(guò)編程可加深對(duì)C語(yǔ)言的理解及51單片機(jī)系列的硬件、及其指令，還有從硬件 上了解單片機(jī)是如何擴(kuò)展外部電路的。如：這次用到了 1602液晶，掌握了 1602的硬件 原理后我們可以使其與單片機(jī)相連，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的控制，給1602發(fā)出指令或數(shù)據(jù)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以學(xué)到一種學(xué)習(xí)方法，對(duì)于一塊陌生的芯片，我們可通過(guò)提供給的 芯片資料，了解其運(yùn)作，然后達(dá)到運(yùn)用的目的。1. 2研究概況及發(fā)展趨勢(shì)綜述單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器有輸入單元(按鍵)運(yùn)算單元(MCU)顯示單元(LCD)三大部 分組成，鍵盤執(zhí)行數(shù)據(jù)采集以及操作的輸入，MCU按照固化好的程序運(yùn)算出結(jié)果送入LCD 顯

11、刀To早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因?yàn)楹?jiǎn)單 可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了 MCS51系列單片機(jī)系 統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求 的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了 16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。 90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTELII i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī) 的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的32位單片機(jī)主頻己經(jīng)超過(guò)300MHz 性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)

12、出廠價(jià)格跌落至1美元，最高 端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)己經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用， 大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。1. 3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算器，預(yù)計(jì)所能達(dá)到功能如下(1)該計(jì)算器能進(jìn)行六位數(shù)的運(yùn)算，即運(yùn)算結(jié)果可從0到999999；(2)能進(jìn)行加減乘除4種運(yùn)算，精確到小數(shù)點(diǎn)后三位；(3)能對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行提示，比如被除數(shù)等于0,乘法運(yùn)算結(jié)果大于999999等；(4)含有清除單個(gè)最低位數(shù)據(jù)和全部輸入數(shù)據(jù)的功能；(5)能夠?qū)崿F(xiàn)加減乘除四則混合運(yùn)算，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)計(jì)算，并能判斷運(yùn)算優(yōu)先級(jí)；(6)進(jìn)行正負(fù)數(shù)運(yùn)算；1. 4總體設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)主要釆用以下基

13、本模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制器模塊，輸入模塊，輸出模塊和電源模塊。 通過(guò)對(duì)控制器進(jìn)行編程，使其對(duì)輸入模塊的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，然后通過(guò)輸出模塊反饋 給使用者以計(jì)算結(jié)果。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示圖1-1系統(tǒng)組成方框圖第一章引言第二章設(shè)計(jì)方案論證與選擇2.1控制部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一 采用單片機(jī)AT89S52芯片AT89S52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8k Bytes ISP (In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件釆用ATMEL公司的 高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，

14、芯片 內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM), 32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O) 口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗(WDT) 電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。方案二采用單片機(jī)AT89C52芯片AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫 的Flash只讀程序存

15、儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件釆用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位 中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng) 控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中 斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可 以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合 在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。綜上所述,AT89C

16、51不支持ISP,只能采用昂貴的編程器來(lái)下程序.AT89S52支持ISP, 可釆用并口，用下載線，即可下程序，因此用AT89S52作為控制器，不僅功能易于實(shí)現(xiàn)， 并且有其成本低、技術(shù)成熟和功耗小等優(yōu)點(diǎn)，因此我們釆用方案一。2. 2顯示電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一 采用LCD 1602型液晶顯示（一）基本特性a、顯示特性單5V電源電壓，低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性內(nèi)置192種字符（160個(gè)5x7點(diǎn)陣和32個(gè)5x10點(diǎn)陣字符）顯示方式:SIN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/16DUTY, 1/5BIAS視角方向：6點(diǎn)背光方式：底部LED通訊方式：4位或8位并口可選標(biāo)準(zhǔn)的接口特性：適配MC51和M6800系

17、列MPU的操作時(shí)序。b、物理特性如表2-1所示表2-1物理特性外形尺寸80*36*14單位可視范圍64. 6(w)xl6. 0(H)mm顯示容量16字符二行點(diǎn)尺寸0. 55x0. 75mm點(diǎn)間距0.08mm（二）接口定義表2-2接I定義管腳號(hào)符號(hào)功能1VSS電源地2VDD電源電壓（+5V）3V0LCD驅(qū)動(dòng)電壓（可調(diào)）寄存器選擇輸入端，輸入MPU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)RS二0-3 -第二章設(shè)計(jì)方案論證與選擇4RS當(dāng)MPU進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器當(dāng)MPU進(jìn)行讀操作，指向地址計(jì)數(shù)器；RS二1,無(wú)論MPU是讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器5R/W讀寫控制輸入端，輸入MPU選擇讀/寫操作信號(hào)

18、：R/W二0讀操作；R/W=l寫操作6E使能信號(hào)輸入端，入MPU選擇讀/寫操作使能信號(hào)；讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效7DB0數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道8DB1數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道9DB2數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位通訊10DB3數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道方式時(shí)，11DB4數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道不使用12DB5數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道DB0713DB6數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道14DB7數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊

19、之間的數(shù)據(jù)傳送通道15A背光燈正極16K背光燈負(fù)極LCD 1602液晶有16個(gè)引腳，它能顯示32個(gè)字符，且硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，顯示美觀。LCD 1602與單片機(jī)的接口電路如圖2-1所示方案二 采用漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示器RT12864M顯示方案RT12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形。供電電源為3.3V+5V（內(nèi) 置升壓電路，無(wú)需負(fù)壓），能采用并行和串行兩種通信方式。并有光標(biāo)顯示、畫面移位、 自定義字符、睡眠模式等功能。其與單片機(jī)的接口電路如圖2-2所示綜上所敘，LCD 1602液晶的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且能滿足設(shè)計(jì)要求，故我們選擇LCD 1602液晶 作為顯示部分。2.3單片機(jī)電源部分的

20、設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一用固定式三端穩(wěn)壓器7805三端穩(wěn)壓集成電路7805只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 它的樣子象是普通的三極管。用7805組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整 管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。常見(jiàn)78系列的輸入輸出壓差為7V,所以正常范圍內(nèi)12V是7805的輸入電壓上限。 當(dāng)電壓再高時(shí)，雖然也可以繼續(xù)穩(wěn)壓，但輸出電流能力將受到很大影響。因此這里使用O-O-二勺00899V9VR1R147047010K10Kq6S3q6S3VDjVDjC4C4 520U25VVinVinVD3VD3= =J J= =C2C2_ _ I

21、022uFI022uF5 仆 78057805Q QZ Zo o0022uF0022uF5V/1.5V/1. 6A6A1R31R34.7K4.7K第二章設(shè)計(jì)方案論證與選擇9V電池作為電源。如圖2-3, 7805系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓5V,輸入端接電容C1可以進(jìn)一步濾除 紋波,輸出端接電容C2能改變負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作Cl、C2最好采用漏電流 小的鈕電容。如果采用電解電容，電容要比圖中數(shù)值增加10倍。方案二用7805加一些外圍器件雖然7805三端集成穩(wěn)壓管內(nèi)部有過(guò)流、過(guò)熱和安全區(qū)的保護(hù)電路，但其輸出仍有 可能發(fā)生過(guò)壓的危險(xiǎn)。因此本電路加了過(guò)壓保護(hù)電路，電路如圖2-4所示，該電路由穩(wěn)

22、 壓管VD3、電阻R3和晶閘管VS組成。ONDOND圖2-4可擴(kuò)流過(guò)壓保護(hù)5V穩(wěn)壓電源綜上所述，方案一電路簡(jiǎn)單，而且己符合本次設(shè)計(jì)的要求，第二種方案所用元件較多，性價(jià)比不高，所以選擇方案一。圖2-3固定式三端穩(wěn)壓器VD1VD1VTVT02JFVSVSO.luFO.luF2. 4鍵盤設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一 通過(guò)PS2協(xié)義，用鍵盤同單片機(jī)相接，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與鍵盤通信現(xiàn)在PC機(jī)廣泛采用的PS/2接口為miniDIN 6引腳的連接器。其引腳圖為1 一數(shù)據(jù) 線（DATA）； 2未用；3電源地（GND）； 4電源（+5V）； 5時(shí)鐘（CLK）； 6未用。 其電路如圖2-5所示圖2-5鍵盤與單片機(jī)接【I

23、圖由1-7圖可知，使用鍵盤硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但鍵盤的體積太大。方案二獨(dú)立鍵盤獨(dú)立鍵盤為一端接地，另一端接I/O 口，并且要接上拉電阻。這種鍵盤的硬件都很 容易實(shí)現(xiàn)，但每一個(gè)按鍵就要用一個(gè)I/O 口，非常的浪費(fèi)單片機(jī)的I/O 口資源。方案三自制編碼鍵盤如圖2-6是15個(gè)按鍵的編碼鍵盤所示，這種鍵盤有編程簡(jiǎn)單，占用資源少，但其 硬件比較復(fù)雜，要用很多的二極管，不是很理想。圖2-6自制15個(gè)按鍵的編碼鍵盤電路圖第二章設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案四4柘矩陣式鍵盤其矩陣式鍵盤電路圖如圖2-7所示A.3A.3圖2-7 4*5矩陣式鍵盤電路圖綜上所述，矩陣式鍵盤的硬件簡(jiǎn)單，使用的I/O 口也不多，而且這種鍵盤的編

24、程方法己 很成熟。所以本次鍵盤部分釆用這種矩陣式鍵盤。2. 5單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤 是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。RST引腳是單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24個(gè)振蕩周期（即2個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為11. 0592MHz的晶振，則復(fù)位信 號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4“s才能完成復(fù)位操作。方案一自動(dòng)上電復(fù)位電路通過(guò)外部復(fù)位電路的RC電路充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方案二手動(dòng)

25、按鍵復(fù)位電路按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實(shí)現(xiàn)的。為了保證復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過(guò)4“s,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，故選擇電容為10“F, R2的電阻為10k。其復(fù)位電路如下圖2-8S1191 *TY-h17:VCC1.AMRESET；RD1 O OC C1+ +L-OLOL7FR R210K10K圖2-8復(fù)位電路綜上所述，自動(dòng)復(fù)位需去電再通電才能復(fù)位，而手動(dòng)復(fù)位電路可以隨時(shí)復(fù)位，尤其是程 序跑飛時(shí)，只需按下鍵就可以復(fù)位。因此選擇手動(dòng)按鍵復(fù)位電路作為單片機(jī)復(fù)位電路。2.6系統(tǒng)組成經(jīng)過(guò)方案最終論證與比較，最終確定的系統(tǒng)組成框圖如圖2-9所示。其中單片 機(jī)作為主控設(shè)備對(duì)采集輸入信號(hào)后并進(jìn)行

26、處理，最后通過(guò)輸出設(shè)備輸出給使用者。該系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-9所示圖2-9(T2(T2 P1.OP1.O 匚 (T2(T2 EX)EX) R1R1 1 1 U U P1.2P1.2 C CR1.3R1.3 匚 R1R1 -X-X 匚 P1.5CZP1.5CZ (MISO)(MISO) 匚 SCK)SCK) 7 7 U URSTCZRSTCZCRXO)CRXO) R3.CR3.C 匸 TXDP3.2(ZP3.2(ZP3.3P3.3 匚 (TO)(TO) P3P3 A A U U (T1)(T1) P3.5P3.5 匸 WR)(ADO Z3PO.1Z3PO.1 CAD1CAD1 ZZ PO.2P

27、O.2 二RORO 3 3 CAD3)CAD3) Z3PO.4Z3PO.4 ZJZJ P0.5P0.5 CAD5)CAD5) 2323 POPO 6 6 CAD6CAD6 ZIPO.7ZIPO.7 (AD7(AD7 Z3E7VVPPZ3E7VVPPZZ ALAL E/FK755E/FK755Z)Z) PSERPSER ZJP2.7ZJP2.7 (A15)(A15) F F P2P2 6 6 A14)A14) Z)P2.5A13)Z)P2.5A13) P2.4P2.4 (A12)(A12) n n P2P2 3 3 CA11)CA11) P2.2P2.2 CA1O)CA1O) ZZ R2-1R2

28、-1 CAQCAQ P2P2 O O CAS)CAS)第三章重要器件的知識(shí)介紹第三章重要器件的知識(shí)介紹3. 1單片機(jī)的知識(shí)介紹ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52型單片機(jī)是方便程序下載程序且好用，而且能夠滿足本 設(shè)計(jì)的要求。3. 1. 1單片機(jī)功能特性(1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容(2) 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器(3) 1000次擦寫周期(4)全靜態(tài)操作：0Hz33MHz(5)三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(6) 32個(gè)可編程I/O 口線(7)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源(8)全雙工UART串行通道(9)低功耗空閑和掉電模式(10)掉電后中斷可喚醒(11)看門狗定時(shí)器(12)雙數(shù)據(jù)指針

29、3.1.2單片機(jī)各引腳功能說(shuō)明AT89S52的功能引腳如圖3-1所示PDIPPDIP圖3-1 AT89S52的引腳圖-10 -VCC：供電電壓。GND：接地。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1 口的 管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定 義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn) 時(shí)，P0輸

30、出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL IT電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為 低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為 第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè)TTL fl電流，當(dāng)P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因 此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或

31、16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高 八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位 地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL門電 流。當(dāng)P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外 部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89S52 的一些特殊功能口，如表3-1所示表3-1 AT89S52的一些特殊功能I I管腳備選功能P

32、3. 0 RXD（串行輸入口）P3. 1 TXD（串行輸出口）P3. 2 /INTO（外部中斷0）-11 -第三章重要器件的知識(shí)介紹P3. 3 /INT1（外部中斷1）P3. 4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3. 5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3. 6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3. 7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期 輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的l/6o因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于 定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)

33、用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想 禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX, M0VC指令時(shí)才 起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSENz外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周 期兩次丙麗有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次信號(hào)將不出現(xiàn)。KA/VPP：當(dāng)麗保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH）,不 管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，麗將內(nèi)部鎖定為RESET：當(dāng)麗端保 持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加

34、12V編程電 源（VPP）o3. 1.3單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序 電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行 工作。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XI,輸出端為 引腳X2,在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定 的自激振蕩器。此時(shí)鐘電路采用11. 0592MHz的石英晶體，時(shí)鐘電路如下圖3-23. 1.4 LED提示電路這個(gè)LED提示電路是用一個(gè)LED接單片機(jī)的一個(gè)引腳，在其引腳發(fā)出一個(gè)高電平導(dǎo)通。有三個(gè)功能：系統(tǒng)初始化時(shí)會(huì)閃爍、歸零時(shí)

35、會(huì)閃爍、shift功能鍵會(huì)閃爍。與單片機(jī)連接的電路原理圖如圖3-3所示圖3-3 LED提示電路第三章重要器件的知識(shí)介紹3. 21602液晶顯示資料控制器內(nèi)部帶有80*8位（80字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3-4所示圖3-4 RAM地址映射圖設(shè)置數(shù)據(jù)指針如表3-2表3-2數(shù)據(jù)指針指令碼功能80H+ 地址碼(0-27H ,40H-67H )設(shè)置數(shù)據(jù)1地址指針顯示開(kāi)/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置如表3-3表33顯示及光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置16*2顯示,5*7點(diǎn)陣,8為數(shù)據(jù)接口00001DCBD=1開(kāi)顯示；C=1顯示光標(biāo)；B=1光標(biāo)閃爍 D=0關(guān)顯示；C=0不顯示光標(biāo)：E=0不光標(biāo)閃爍00000

36、1NSN=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，切光標(biāo)加一N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，切光標(biāo)減一S=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符整屏顯示左移（N=l）或右移（N=0）S=0當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏不移動(dòng)其它設(shè)置如表3-4表3-4其它設(shè)置指令碼功能01H數(shù)據(jù)指針清零所有顯示清零02H數(shù)據(jù)指針清零10H光標(biāo)左移數(shù)據(jù)指針加114H光標(biāo)右移數(shù)據(jù)指針減118H屏幕左移光標(biāo)跟著左移數(shù)據(jù)指針不變1CH屏幕右移光標(biāo)跟著左移數(shù)據(jù)指針不變-14 -第四章計(jì)算器的軟件編程4.1主函?根據(jù)任務(wù)書的要求，讓主程序一直保持在一個(gè)大循環(huán)中（一直保持鍵盤掃描），對(duì) 相應(yīng)的鍵值進(jìn)行判斷且處理，再接著鍵盤掃描。具體如程序流程圖4-1圖4-

37、1程序流程圖第四章計(jì)算器軟件編程4. 2 4*5鍵盤掃描程序根據(jù)硬件的介紹，鍵盤是直接接到I/O 口上的，這個(gè)鍵盤需要一個(gè)軟件的消抖，可 對(duì)鍵值按下時(shí)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行相應(yīng)的延時(shí)，鍵盤掃描程序在附錄。其驅(qū)動(dòng)程序流程圖4-2 如下所示圖4-2驅(qū)動(dòng)程序流程圖4. 31602液晶顯不程序根據(jù)第一章所介紹的1602液晶的相關(guān)資料，我編寫了一個(gè)帶雙參數(shù)的函數(shù)(集合 了寫數(shù)據(jù)和寫指令的函數(shù))如下所示：void write(uchar date, uchar com)lcdrs二com;P0二date;delay (5);lcden=l;delay (5);lcden=0;結(jié)語(yǔ)第五章 計(jì)算器使用說(shuō)明這個(gè)計(jì)算器的

38、使用，跟平常所使用的普通計(jì)算器沒(méi)多大的區(qū)別，只不過(guò)有些未知的 因數(shù)在里面，畢竟沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，只是一味的滿足任務(wù)書上的要求。舉個(gè)簡(jiǎn)單的 例子，符號(hào)不能被刪除，就是那個(gè)“C”鍵（鍵盤如圖5-1）,不能刪除符號(hào)，但是你想 改變符號(hào)，你可以直接按符號(hào)鍵?！皊hift”鍵，它有兩個(gè)功能：一是輸入負(fù)數(shù)，這個(gè)負(fù)數(shù)的輸入方法是先輸入該數(shù) 的正整數(shù)部分，再按下“shift”鍵，這時(shí)信號(hào)燈會(huì)閃一下，接著在按下負(fù)號(hào)（這時(shí)這 個(gè)數(shù)是不能被“C”鍵單個(gè)清除的）；二是做為括號(hào)的輸入，這個(gè)括號(hào)在前面第二章主程 序中有提起，它是不包含括號(hào)運(yùn)算功能的，只是為了讓負(fù)數(shù)顯示的更理想。還有一點(diǎn)是 當(dāng)按下“shift”鍵時(shí)，想取

39、消則再按一次。（注意：在使用shift鍵的功能時(shí)，當(dāng) 要按下第二個(gè)鍵時(shí)，應(yīng)當(dāng)停留個(gè)一陣子，以防鍵盤掃描程序掃描不到）然后由于計(jì)算器可以進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)算，為了適輸入的式子是可以被檢查的，所以有 “左移”和“右移”兩個(gè)鍵。圖5-1鍵盤分布-18 -在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到到很大的困難，主要原因是平時(shí)的知識(shí)掌握的不夠，通過(guò)查 閱很多資料和類似的論文才加上劉老師的指導(dǎo)做成的。這次設(shè)計(jì)讓我從硬件上了解單片機(jī)是如何擴(kuò)展外部電路的。如：這次用到了 1602 液晶，掌握了 1602的硬件原理后我們可以使其與單片機(jī)相連，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的控制， 給1602發(fā)出指令或數(shù)據(jù)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以學(xué)到一種學(xué)習(xí)方法，對(duì)于一塊陌生

40、的 芯片，我們可通過(guò)提供給的芯片資料，了解其運(yùn)作，然后達(dá)到運(yùn)用的目的。對(duì)于這次的設(shè)計(jì)，讓我們發(fā)自內(nèi)心的明白了以下這幾個(gè)道理。其實(shí)，這兒個(gè)道理以 前我們就懂，就知道，共至每個(gè)人都知道，但真正到了關(guān)鍵時(shí)間，我們還會(huì)不會(huì)遵循它 來(lái)辦事就是一個(gè)問(wèn)號(hào)啦。書讀百遍，其義自現(xiàn)，三個(gè)臭皮匠勝過(guò)一個(gè)諸葛亮。正因?yàn)槲议_(kāi)始沒(méi)有遵循這兒個(gè)道理所以在設(shè)計(jì)中走了不少?gòu)澛?，表現(xiàn)出來(lái)了我很多 的不足之處，就因?yàn)檫@樣我們才會(huì)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中有進(jìn)步、有發(fā)展，同時(shí)使自己的能 力得到進(jìn)一步的提升。我將好好地記錄下這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，我想這不單是我的 經(jīng)歷，更是我的一筆財(cái)富。致謝參考文獻(xiàn)1、孫涵芳，徐愛(ài)卿編.MCS-51/96系列

41、單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京航天航空大學(xué)出版 社，19962、馬崇良.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.北京：中國(guó)紡織出版社,19963、睢丙東.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.北京：電子工業(yè)出版社,20054、陳國(guó)先.PIC單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社,20045、李全利，遲榮強(qiáng).單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:高等教育出版社,20046、沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).北京：電子工業(yè)出版社,20057、ORIENT DISPLAY OF 16 CHAR AND 2 LINES DATASHEET (1602H.PDF)8、8bit Microcontroller with 8K Bytes

42、 In-System Programmable FLASH DATASHEET(AT89S52.PDF) ATMEL 公司-20 -本論文是在劉淑琴老師的悉心指導(dǎo)下完成的，劉淑琴老師的淵博學(xué)識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)給 我留下了深刻的印象。從劉淑琴老師那里我學(xué)到的不僅是專業(yè)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題科學(xué)解決 的方法，更為重要的是勤奮和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神以及對(duì)學(xué)生的認(rèn)真負(fù)責(zé)，劉老師的諄諄教 誨使我受益匪淺，在此向劉老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！感謝家人給予我學(xué) 業(yè)上和生活上的支持與照顧。同時(shí)感謝給予我?guī)椭母魑焕蠋?、同學(xué)以及朋友們！-21 -附錄2附錄1元器件清單名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量單片機(jī)AT89S521液晶1602液晶一

43、塊發(fā)光二極管LED1穩(wěn)壓管78051電阻若干晶振11.0592MHz19V電池1電解電容22 nf1電容1040. 1 Pf23030pf2插座單片機(jī)插座40引腳2開(kāi)關(guān)1按鍵普通按鍵21排針排座若干-22 -附錄2系統(tǒng)原理圖-Ou2S1 n IjPJ1ICED：S 6 皿 4521y MAy v23 4“ 5S9-23 -T T T TcmECTO黔rfch附錄3程序#in clude#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit fuwei=P2A6;sbit lcden=P3A2;sbit lcdrs=P3A3;sbit a

44、=P3A5;char optlOHOO.O.O.0,0,0,0,0,0;/ 運(yùn)算符號(hào)數(shù)組uchar code table=HERRORH;double h10=0,000,0,0,0,0,0,0;/整數(shù)數(shù)組float hxiao 10=0O0Q0,0,0,0,0,0,yushu;小數(shù)數(shù)組 int i,cterror1 ,xflag,e,e_1,shift,jieguo,shuliang； uchar j;uchar temp, num,nu ml;void delay(uint z) 延時(shí)子程序 Zmsuint x,y;for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void

45、qnit()fuwei=0;delay(100);fuwei=1;for(i=0;i10;i+)opi=0;hi=0;hxiaoi=0;xflag=O;c=1; 數(shù)字標(biāo)志位i=0;e=0; 位數(shù)j=20;error1=0;/除數(shù)為零標(biāo)志位e_ 仁 0;shift=O; 功能鍵標(biāo)志位jieguo_f=0;/結(jié)果保留標(biāo)志為shuliang_f=O;/輸給汝晶字特的數(shù)星uchar keysca n()n um=20;while(num=20)P1=0 xfe;第一排temp=P1;temp=temp&OxfO;if(a=O)delay(5);if(a=O)while(a=0);num=0;if(te

46、mp!=OxfO)delay(5);temp=P1;temp=temp&OxfO;if(temp!=OxfO)temp=P1;while(P1!=0 xfe);switch(temp)case 0 x7e:num=1; break;case 0 xbe:num=2; break;case 0 xde:num=3; break;case 0 xee:num=4; break;P1=0 xfd;/第二排temp=P1;temp=temp&OxfO; if(a=O)delay(5);if(a=O) while(a=0);n um=5; if(temp!=OxfO)delay(5);temp=P1;

47、temp=temp&OxfO; if(temp!=OxfO)temp=P1;while(P1!=0 xfd); switch(temp)case 0 xed:num=9; break;case 0 xdd:num=8; break;case 0 xbd:num=7; break;case 0 x7d:num=6; break;P1=0 xfb; 第三排 temp=P1; temp=temp&OxfO; if(a=O)delay(5);if(a=O) while(a=0);n um=10; if(temp!=OxfO)delay(5);temp=P1; temp=temp&OxfO; if(te

48、mp!=OxfO)temp=P1; while(P1!=0 xfb); switch(temp)附錄3hi-1=hxiaoi+1+hi-1;hxiao hxiao hxiao hxiao 小數(shù)case 0 xeb:num=14;break;case 0 xdb:num=13;break;case 0 xbb:num=12;break;case 0 x7b:num=11;break;P1=0 xf7; 第四排temp=P1;temp=temp&OxfO;if(a=O)delay(5);if(a=O)while(a=O);num=15;if(temp!=OxfO)delay(5);temp=P1;

49、temp=temp&OxfO;if(temp!=OxfO)temp=P1;while(P1!=0 xf7);switch(temp)case 0 xe7:num=19;break;case 0 xd7:num=18;break;case 0 xb7:num=17;break;case 0 x77:num=16;break;return num;void write(uchar date,uchar com) /1602 顯加及寫指令 函數(shù)lcdrs=com;PO=date;delay(5);Icdedelay(5);Icde n=0;void init()/1602液晶初始化函數(shù)delay(1

50、5);Icde n=0;write(0 x38,0);/設(shè)置16P顯示5點(diǎn)陣八位數(shù)據(jù)接口write(0 x01,0);/iH 屏write(OxOf,O);/JF 光標(biāo)閃爍write(0 x06,0);/設(shè)置地址指針加一write(0 x80,0);/ 寫地址void error() /錯(cuò)謀顯示for(nu m1=0; nu m10) h1=(int)(hxiao0*1000);elseh1=0-(int)(hxiao0*1000); h3=h1;while(h1!=0)h2=(int)h1/10;write(h1-h2*10+48,1); h1=h2;if(h3=99) writeCOM);

51、if(h30)/整數(shù)部分顯示h1=h0;else h1=0-h0;if(h1=0) writefOM); while(h1!=0) h2=(long)h1/10; write(h1-h2*10+48,1);h1=h2;if(h00)if(op(i-1=12)hi-1=hi*hi-1; 乘法運(yùn)算if(hxiaoi-1!=0)hxiao i=(long)(hxiaoi-1 *10)*hi;hxiao i+1=(long)(hxiaoi/10);hxiao i+2=(hxiaoi-hxiaoi+1*10)/10; 小數(shù) hi-1=hxiaoi+1+hi-1;hxiaoi-1=(hxiaoi-1*1000-(long)(hxiaoi-1*10)*100)/10 0;hxiaoi=(long)(hxiaoi-1 *10)*hi;hxia