基于51单片机的计算器论文.docx

1、基于51单片机的计算器论文摘 要近几年单片机技术的发展很快，其中电子产品的更新速度迅猛。计算器是日常生活中比较的常见的电子产品之一。如何才能使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器呢。本设计是以AT89S52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用44矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除4位带符号数字运算，并在LCD1602上显示操作过程。科技的进步告别了以前复杂的模拟电路，一块几厘米平方的单片机可以省去很多繁琐的电路。现在应用较广泛的是科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别，除了能进行加减乘除，科学计算器还可以进行正数的四则运算和乘方、开方运算，具有

2、指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能。计算器的未来是小型化和轻便化,现在市面上出现的使用太阳能电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等，未来的智能化计算器将是我们的发展方向，更希望成为应用广泛的计算工具。关键词：计算器；LCD1602；89c51单片机第一章 设计要求与方案论证1.1 设计要求：1.显示上，相加结果显示要考虑进位的输出显示；输入加数和被加数（减数和被减数、乘数和被乘数、除数和被除数）时，显示器上显示的数字要像平时用的计算器输入一样。2.注意对“0”-“9”、“+”、“-”、“*”、“/”、“=”以外按键输入的处理。1.2 系统基本方案选择和

3、论证1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证采用STC89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于拔插会对芯片造成一定的损坏。片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有STC89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，对所下载的程序能够加密，比较安全。当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用S

4、TC89C51作为主控制系统。1.2.2 显示模块选择方案和论证采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,与普通数码管相比功耗较小，硬件连接简单。所以显示部分采用1602液晶显示。1.3 电路设计最终方案决定综上各方案所述，对此次作品的方案选定：采用STC89C51作为主控制系统；LCD1602液晶作为显示第二章 系统的硬件设计与实现2.1 电路设计流程图图2-1电路设计流程图2.2 系统硬件概述本电路是由STC89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个

5、字节的时钟信号或RAM数据；显示部分由1602构成。其实排阻就是由8个电阻组成的，其中一端全部接在一起，103为8个10K电阻，102为8个1K电阻，他们在电路中起到“上拉”的作用，又称上拉电阻。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,下拉同理.上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流,弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分,对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。2.3 主要单元电路的设计2.3.1 单片机主控制模块的设计STC89C51单片机为40引脚双列直插芯片

6、,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如图2-2所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路, 如图2-2图2-2主控制系统2.3.2 显示模块的设计1. 1602介绍字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40

7、*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图2-3：图2-3 1602字符型液晶显示器实物图2. 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为背光和不带背光两种，基控制大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2-1所示：表2-1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D

8、5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第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

9、。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。1602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置3.LCD1602液晶原理 如图2-4所示：图2-4 LCD液晶原理图2.3.3 按键模块的设计根据设计要求需要选择

10、四个独立按键分别为选择、加、减、确定，按键模块如图2-5所示：图2-5按键模块设计2.3.4 上拉电阻内容 1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。 2、OC门电路必须加上拉电阻，才能使用。 3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。 4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。 5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。 6、提高总线

11、的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。 7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。图2-6 上拉电阻原理图2.3.5自锁开关应用图2-7 自锁开关硬件图图2-8 自锁开关原理图第三章 系统的软件设计3.1主程序：#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/-LCD1602-/P10-17= D0-7sbit rs=P30; /指令or数据sbit wela=P31; /读or写sbit lcden=P32; /使能信号/-LCD1602-/-KEY-/

12、P2口/-KEY-uchar code table= ;long int data_a,data_b; /第一个数和第二个数long int data_c; /计算结果uchar dispaly10; /显示缓冲/*/ 描述: 延时t us函数/*/void LCD_Delay_us(unsigned int t) while(t-); /t=0,退出/*/ 描述: 延时t ms函数/*/void LCD_Delay_ms(unsigned int t) unsigned int i,j; for(i=0;it;i+) /执行t次循环 for(j=0;j999) write_date(0+di

13、spaly3); /显示千位 if(data_a99) write_date(0+dispaly2); /显示百位 if(data_a9) write_date(0+dispaly1); /显示十位 write_date(0+dispaly0); /显示个位void display_b() /显示数据b write_com(0x80+7); /第一行 dispaly3=data_b%10000/1000; /千 dispaly2=data_b%1000/100; /百 dispaly1=data_b%100/10; /十 dispaly0=data_b%10; /个 if(data_b999)

14、 write_date(0+dispaly3); /显示千位 if(data_b99) write_date(0+dispaly2); /显示百位 if(data_b9) write_date(0+dispaly1); /显示十位 write_date(0+dispaly0); /显示个位/计算结果void display_c(x) if(data_c-1)/溢出时显示错误 dispaly8=data_c%1000000000/100000000; /万万 dispaly7=data_c%100000000/10000000; /千万 dispaly6=data_c%10000000/1000

15、000; /百万 dispaly5=data_c%1000000/100000; /十万 dispaly4=data_c%100000/10000; /万 dispaly3=data_c%10000/1000; /千 dispaly2=data_c%1000/100; /百 dispaly1=data_c%100/10; /十 dispaly0=data_c%10; /个 write_com(0x80+6+0x40); /第一行 if(x=4) if(data_c99999999) write_date(0+dispaly8); /显示万万 if(data_c9999999) write_da

16、te(0+dispaly7); /千万 if(data_c999999) write_date(0+dispaly6); /百万 if(data_c99999) write_date(0+dispaly5); /十万 write_date(0+dispaly4); /万 write_date(.); write_date(0+dispaly3); /千 write_date(0+dispaly2); /百 write_date(0+dispaly1); /十 write_date(0+dispaly0); /个 else if(data_c99999999) write_date(0+disp

17、aly8); /显示万万 if(data_c9999999) write_date(0+dispaly7); /千万 if(data_c999999) write_date(0+dispaly6); /百万 if(data_c99999) write_date(0+dispaly5); /十万 if(data_c9999) write_date(0+dispaly4); /万 if(data_c999) write_date(0+dispaly3); /千 if(data_c99) write_date(0+dispaly2); /百 if(data_c9) write_date(0+dispaly1); /十 write_date(0+dispaly0); /个 else /溢出时显示错误 write_com(0x80+11+0x40); /第一行 write_date(E); /显示 E write_date(r); /显示R write_date(r); /显示R write_date(o); /显示O write_date(r); /显示E void eql(uchar x)/加减乘除运算 switch(x) /*功能键选择*/ case 1:data_c=data_a+data_b;break; /加 /* + S=1 */ /* 数值转换函数 */ c