基于STC89C52計算器設(shè)計程序已驗證

1、目 錄1. 引言.11.1本設(shè)計的意義.11.2本設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容.22. 硬件設(shè)計.22.1系統(tǒng)框圖.32.2最小系統(tǒng).42.3矩陣鍵盤.52.4 LCD1602硬件設(shè)計 .63.軟件設(shè)計.73.1矩陣鍵盤掃描原理.83.2 LCD1602引腳功能時序圖.93.3計算器流程圖.104設(shè)計小結(jié).12參考文獻.14附錄：課程設(shè)計程序清單.15福建電力職業(yè)技術(shù)學院 課程設(shè)計-智能儀器1.引言隨著社會的發(fā)展，科學的進步，人們的生活水平在逐步地提高，尤其是微電子技術(shù)的發(fā)展猶如雨后春筍般的變化。電子產(chǎn)品的更新速度快就不足驚奇了。計算器在人們的日常中是比較常見的電子產(chǎn)品之一，如何使計算器技術(shù)更加的成熟，

2、充分利用已有的軟件和硬件條件，設(shè)計出更出色的計算器，使其更好地為各個行業(yè)服務(wù)，成了如今電子領(lǐng)域重要的研究課題?，F(xiàn)如今，人們的日常生活中已經(jīng)離不開計算器了，社會的各個角落都有它的身影，比如商店、辦公室、學校因此設(shè)計一款簡單實用的計算器會有很大的實際意義。本設(shè)計旨在進一步掌握單片機理論知識，理解嵌入式單片機系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計，加強對實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力。通過本設(shè)計的學習，使我掌握單片機程序設(shè)計和微機接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運用本科階段所學軟、硬件知識分析實際問題，提高解決畢業(yè)設(shè)計實際問題的能力，為單片機應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。1.1 本設(shè)計的意義計算器在人們的日常中是比較常見的電子產(chǎn)品之一，

3、如何使計算器技術(shù)更加的成熟，充分利用已有的軟件和硬件條件，設(shè)計出更出色的計算器，使其更好地為各個行業(yè)服務(wù)，成了如今電子領(lǐng)域重要的研究課題。現(xiàn)如今，人們的日常生活中已經(jīng)離不開計算器了，社會的各個角落都有它的身影，比如商店、辦公室、學校因此設(shè)計一款簡單實用的計算器會有很大的實際意義。本設(shè)計旨在進一步掌握單片機理論知識，理解嵌入式單片機系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計，加強對實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力。通過本設(shè)計的學習，使我掌握單片機程序設(shè)計和微機接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運用本科階段所學軟、硬件知識分析實際問題，提高解決畢業(yè)設(shè)計實際問題的能力，為單片機應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。如今可編程控制器是應(yīng)用面最廣、功能強大

4、、使用方便的通用工業(yè)控制裝置。人機界面的應(yīng)用，實現(xiàn)了人機界面與現(xiàn)場互動，降低了集成難度，提高了系統(tǒng)的可靠性。1.2本設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容采用LCD1602液晶顯示，其特點是：可以調(diào)節(jié)其背光亮度，這種顯示方式接口，編程雖然有些麻煩，但管理較方便，占用的I/O口資源線也不多。在計算器運算中，需顯示的數(shù)字、符號較多，按很據(jù)個方面的特點，而后可以發(fā)現(xiàn)LCD液晶顯示，雖然在價格上的確是稍貴于LED數(shù)碼管；但數(shù)碼管在硬件設(shè)計電路中，會因線太多、線路復(fù)雜而過于繁瑣，則舍棄LED數(shù)碼管，選擇LCD1602液晶顯示。本設(shè)計旨在進一步掌握單片機理論知識，理解嵌入式單片機系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計，加強對實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力

5、。通過本設(shè)計的學習，使我掌握單片機程序設(shè)計和微機接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運用本科階段所學軟、硬件知識分析實際問題，提高解決畢業(yè)設(shè)計實際問題的能力，為單片機應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。對字符液晶顯示模塊的工作原理，如初始化、清屏、顯示、調(diào)用及外特性有較清楚的認識，并會使用LCD（液晶顯示模塊）實現(xiàn)計算結(jié)果的顯示；掌握液晶顯示模塊的驅(qū)動和編程，設(shè)計LCD和單片機的接口電路，以及利用單片機對液晶顯示模塊的驅(qū)動和操作；在充分分析內(nèi)部邏輯的概念，進行軟件和調(diào)試，學會使用，并能夠以其為平臺設(shè)計出具有四則運算能力簡易計算器的硬件電路和軟件程。2. 硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)框圖如圖2.1.1所示，在該設(shè)計中采用

6、STC89C52 單片機作為核心處理器，因此在電路中首先需要設(shè)計的是STC89C52 的最小系統(tǒng)。AT89S52 單片機的最小系統(tǒng)電路包含以下幾個部分。單片機供電電路：STC89C52 需要5V 供電，在電路圖中的VCC 和GNG 為供電網(wǎng)絡(luò)標識符；晶振電路電路：STC89C52 需要一個穩(wěn)定的振蕩電路才能正常工作，在該電路中采用24MHZ的晶振作為STC89C52 的時鐘源；復(fù)位電路：復(fù)位電路是單片機正常運行的一個必要部分，復(fù)位電路應(yīng)該保證單片機在上電瞬間進行一次有效的復(fù)位，在單片機正常工作時將RST 引腳置低。此外通過一個按鍵進行手動復(fù)位，在單片機運行不正常時使用。 圖2.1.1系統(tǒng)框圖2

7、.2 最小系統(tǒng)如圖2.2.1所示STC89C52 單片機概述：STC89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。STC89C52具有如下特點：40個引腳，8k的flash存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷，2 個16位可編程定時計數(shù)器，2 個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系

8、統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機、晶振電路、復(fù)位電路。 圖2.2.1最小系統(tǒng)2.3 矩陣鍵盤2.3.1 獨立按鍵與矩陣鍵盤區(qū)別計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會比較簡單，但是會占用大量的IO口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式。矩陣鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于，不用專門的按鍵延時程序，提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。此外，本鍵盤掃描程序每次掃描占用CPU時最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。因為單片機上面的I/O口有限，所以本設(shè)計選用矩陣鍵盤節(jié)省I/O口最為合適。2.3.2 矩陣按鍵電路接口 將矩陣鍵盤

9、的接口接到單片機所對應(yīng)的引腳（這里就是根據(jù)你的程序來接線了）。然后就是通過按下按鍵，松開。讓所按得值顯示在LCD1602液晶上面。在程序的里面輸入計算器的頭文件，還有一些必要的程序。則再通過矩陣鍵盤的按鍵就可以在LCD1602液晶上面顯示簡單的（兩位數(shù)）加減乘除。 2.4 LCD1602硬件設(shè)計2.4.1 LCD1602簡介液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式計算機、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。LCD1602液晶顯

10、示器采用HD44780及其兼容芯片作為點陣式LCD的控制器驅(qū)動器，還采用HD44100進行LCD的時分割驅(qū)動。HD44780的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）、字符發(fā)生器ROM（CGROM）、字符發(fā)生器RAM（CGRAM）、指令寄存器IR、數(shù)據(jù)寄存器DR、地址計數(shù)器AC（Address Counter）和忙標志BF（Busy Flag）等邏輯電路。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，豐富的指令可以完成液晶的時序控制、工作方式設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示等。2.4.2 LCD1602與單片機接口 根據(jù)LCD1602的引腳介紹，把LCD1602上的口對應(yīng)的引腳接到單片機上面，然后把自己寫

11、好的程序燒到單片機里面，進行調(diào)試。（根據(jù)3.2的時序圖來接線）我自己接線時候 是將LCD1602焊接在一個電路板上，在上面添加個調(diào)節(jié)光度的可調(diào)電阻，讓LCD1602的背光度隨之發(fā)生變化。這里做一些補充下LCD1602可以顯示一些數(shù)字,字母及溫度等符號。圖2.4.2LCD1602引腳圖3. 軟件設(shè)計3.1 矩陣鍵盤掃描原理 圖3.1.1矩陣鍵盤 輸入P1.0 P1.1 P1.2 P1.3=0,掃描P1.4 P1.5 P1.6 P1.7判斷高低平。 逐行掃描P1.0=0 P1.1 P1.2 P1.3=1掃描。 逐行掃描P1.1=0 P1.0 P1.2 P1.3=1掃描。 逐行掃描P1.2=0 P1

12、.0 P1.1 P1.3=1掃描。 逐行掃描P1.3=0 P1.0 P1.1 P1.2=1掃描。 依此類推 如果掃出低電平 ，則讀出按鍵。先復(fù)位使行線輸出口全為0，給高四位低電平，使其處于列線讀取狀態(tài)。然后判斷低四位電平狀況，如果沒有鍵被按下，則表示沒有鍵被按下，如果有鍵按下的話，行線和列線的交點處就會被導(dǎo)通，就會出現(xiàn)電平變化。“0c/n”相當于計算器的復(fù)位鍵（清零），“+”就相當計算器的加，“-”就相當計算器的減，“*”就相當計算器的乘，“/”就相當計算器的除，“=”就相當計算器的結(jié)果。3.2 LCD1602時序圖1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明

13、圖3.2.1所示:第1腳：VSS為地電源 第2腳：VDD接5V正電源 第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位

14、雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極 編號 符號 引腳說明編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極表3.2.1引腳接口說明表3.3 計算器設(shè)計將程序燒到單片機之后，通過Keil進行調(diào)試，當然不是一燒到單片機就可以在LCD1602上面顯示了，我自己之前也遇到過一些麻煩，不煩與大

15、家分享下。首先，是你所寫的內(nèi)容是不是顯示在LCD1602上面，如果沒有顯示出來，則可能是你所寫的程序是不是所指定的地址錯了。（一般是第一行是0x80 ,第二行是0xc0）還有計算器的輸出的結(jié)果會跑到第一行去,這是因為你在主函數(shù)前沒有先定義下，這樣就行了。以下是本人自己對計算器制作的流程圖。3.4計算器流程圖 如圖所示3.4.1所示，是制作計算器大概的流程圖，首先是判斷是否有按鍵按下，如果有的話，則執(zhí)行下一步，如果沒有的沒有的話則退到初始化。然后輸入第一個數(shù)值，接著輸入運算符，跟著就是輸入第二數(shù)值，得出結(jié)果顯示在LCD1602液晶上面。接著就是清零，為下一次的運算做好準備。 圖3.4.1計算器流

16、程圖 4. 設(shè)計小結(jié)經(jīng)過了三個星期的課程設(shè)計，在設(shè)計中我們遇到了很多編程問題，最后我們大家齊心合力的攻克一個個難關(guān),我們組做得是計算器的設(shè)計，內(nèi)容包括很多。運用的函數(shù)也很復(fù)雜。測試階段中發(fā)現(xiàn)了幾處錯誤導(dǎo)致程序不能編譯，去圖書館查找相關(guān)的資料, 又同學一起討論。通過耐心的分析源代碼終于編好了一個完整無誤的程序。在這次的c語言程序設(shè)計實習中遇到了現(xiàn)實編程中必然見到的問題通過這些問題的解決積累了編程的實踐經(jīng)驗。在實際的編程操作中發(fā)現(xiàn)自己c語言知識的不足，加深了對c語言的理解。在學習之余體驗到收獲的感覺.善于總結(jié)，也是學習能力的一種體現(xiàn)，每次完成一個編程任務(wù)，完成一段代碼，都應(yīng)當有目的的跟蹤該程序的應(yīng)

17、用狀況，隨時總結(jié)，找到自己的不足，這樣所編寫的程序才能逐步提高.課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新月異，當今計算機應(yīng)用在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握計算機開發(fā)技術(shù)是十分重要的。通過這次課程設(shè)計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。作為整個學

18、習體系的有機組成部分，課程設(shè)計雖然安排在一周進行，但并不具有絕對獨立的意義。它的一個重要功能，在于運用學習成果，檢驗學習成果。運用學習成果，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實際設(shè)計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內(nèi)容與方法提供實踐依據(jù)。而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準備畢業(yè)設(shè)計工作。通過課程設(shè)計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關(guān)知識，為求職與

19、正式工作做好充分的知識、能力準備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。課程設(shè)計促進了我系人才培養(yǎng)計劃的完善和課程設(shè)置的調(diào)整。參考文獻1 李明.物理學M.北京：科學出版社，1977：58-62.2 王健.建筑物防火系統(tǒng)可靠性分析D.天津：天津大學，1997.3 姚光起.一種癢化鋯材料的制備方法P.中國專利：891056088，1980-07-03.4 王傳昌.高分子化工的研究對象J.天津大學學報，1997，53（3）：1-7.程序6#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include<string.h>#include &

20、lt;math.h>#include <stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar key,sym,sumsz13,adders=0; / 定義變量float sum,number1=0,number2=0; / 定義變量bit flag=0; / 定義位變量標志位sbit lcdrs=P20; / 定義液晶的讀IO口sbit lcdwr=P21; / 定義液晶的寫IO口sbit lcden=P22; / 定義液晶的使能IO口uchar lcd_s='0','1&#

21、39;,'2','3','4','5','6','7','8','9','+','-','*',/,'.','='/uchar curpos=0xc0;void keyscan(); /函數(shù)聲明void delayms(uchar z); void write_com(uchar com);void write_data(uchar dat);void init(); void delay

22、(int z); bit buzz();void yuans();void clear();/*主函數(shù)*/void main() init(); /液晶初始化 while(1) /循環(huán)函數(shù) write_com(0x80);write_data(' ');write_data(' ');write_data(' ');write_data('C');write_data('a');write_data('l');write_data('c');write_data('u'

23、;);write_data('l');write_data('a');write_data('t');write_data('e');write_data('r'); keyscan(); /調(diào)用鍵盤掃描函數(shù) /*鍵盤掃面*/void keyscan() uchar temp=0; P1=0xfe; /第1次判斷函數(shù) temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0)

24、 temp=P1; adders+; /確定按鍵按下，執(zhí)行if函數(shù) switch(temp) case 0xee: key=1;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break;/顯示字符1，并記入相加的變量 case 0xde: key=2;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else nu

25、mber2=number2*10+key;break;/顯示字符2，并記入相加的變量 case 0xbe: key=3;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break;/顯示字符3，并記入相加的變量 case 0x7e: key=10;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);sym='+'flag=1; break;/顯示'+'號

26、，并將sym付'+' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按鍵釋放 P1=0xfd; /第2次判斷 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /確定按鍵按下，執(zhí)行if函數(shù) switch(temp) case 0xed: key=4;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=nu

27、mber1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/顯示字符4，并記入相加的變量 case 0xdd: key=5;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/顯示字符5，并記入相加的變量 case 0xbd: key=6;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=numb

28、er1*10+key; else number2=number2*10+key;break; /顯示字符6，并記入相加的變量 case 0x7d: key=11;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);sym='-'flag=1; break;/顯示'-'號，并將sym付'-' while(P1&0xf0)!=0xf0); P1=0xfb; /第3次判斷 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1;

29、temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /確定按鍵按下，執(zhí)行if函數(shù) switch(temp) case 0xeb: key=7;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/顯示字符7，并記入相加的變量 case 0xdb: key=8;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag

30、=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/顯示字符8，并記入相加的變量 case 0xbb: key=9;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break; /顯示字符9，并記入相加的變量 case 0x7b: key=12;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);sym='

31、;*'flag=1; break;/顯示'*'號，并將sym付'*' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按鍵釋放 P1=0xf7; / 第4次判斷 temp=P1; temp=temp&0xf0; If (temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /確定按鍵按下，執(zhí)行if函數(shù) switch(temp) case 0xe7: key=0; write_com(curpos);curpos+;wr

32、ite_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/顯示字符0，并記入相加的變量 case 0xd7: key=14;clear(); break;/調(diào)用清零函數(shù) case 0xb7: key=15;yuans();flag=1;adders-;break;/調(diào)用運算函數(shù) case 0x77: key=13;write_com(curpos);curpos+;write_data(lcd_skey);sym='/'flag=1; break;/顯示

33、9;/'號，并將sym付'/' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按鍵釋放 /*液晶*/void write_com(uchar com) /液晶寫指令程序while(buzz() ; lcdrs=0; / lcdwr=0; / lcden=0; P0=com; / _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=1; / _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=0; /void write_data(uchar dat) /液晶寫數(shù)據(jù)程序 while(buzz(); lcdrs = 1; lcdwr = 0; lcden = 0; P0 = dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden = 0; void init() / 液晶初始化程序 lcden=0; / write_com(0x38);