计算器模拟系统设计-毕业设计.doc
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计算器模拟系统设计-毕业设计.doc
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计算器模拟系统设计
学生:
XXX指导教师:
XXX
内容摘要:
本设计是基于51系列的单片机进行的简易计算器系统设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算,并在LED上相应的显示结果。
设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。
硬件选择AT89C51单片机和74lS164,输入用4×4矩阵键盘。
显示用5位7段共阴极LED静态显示。
软件从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。
选用编译效率最高的Keil软件用汇编语言进行编程,并用proteus仿真。
关键词:
LED计算器AT89C51芯片74LS164
Calculatorsimulationsystemdesign
Abstract:
Thedesignisasimplecalculatorbasedon51seriesmicrocontrollersystemdesign,tocompletethecalculatorkeyboardinput,add,subtract,multiply,andinadditiontothreeunsignednumericsimplefouroperations,andthecorrespondingresultwillbedisplayedontheLED.
Thedesignprocessofhardwareandsoftwareaspectsofthesynchronousdesign.HardwarechooseAT89C51microcontrollerand74ls164--enterthe4×4matrixkeyboard.Staticdisplaywithfive7-segmentcommoncathodeLEDdisplay.Softwarecalculatorfunctionfromtheanalysis,flowcharts,design,andthenprogramthepreparationofsystemdesign.SelectedtocompilethemostefficientKeilsoftwareinassemblylanguageprogramming,andwithproteussimulation.
Keywords:
LEDcalculatorAT89C51chip74LS164
目录
前言 1
1设计任务和要求 1
1.1设计要求 1
1.2设计方案的确定 2
2单片机简要原理 2
2.1AT89c51介绍 2
2.2芯片74LS164介绍 5
3硬件设计 6
3.1键盘电路的设计 6
3.2显示电路的设计 7
3.3其他电路设计 7
3.3.1复位、时钟电路设计 7
3.3.2多位数码管电路显示的驱动电路 8
4软件设计 9
4.1 主程序的设计 9
4.2显示、读键模块的设计 10
4.3其他内容说明 11
4.3.1定时查键的程序设计 11
4.3.2软件的可靠性设计 12
4.4源程序代码(见附录) 12
5调试与仿真 12
5.1 KeilC51单片机软件开发系统 12
5.2proteus的操作 12
5.2.1硬件电路图的接法操作 12
5.2.2单片机系统PROTEUS设计与仿真过程 13
6结束语 13
附录:
计算器程序代码 15
参考文献:
23
22
计算器模拟系统设计
前言
近年来,单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点,在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。
与此同时,单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。
影响可靠性的因素是多方面的,如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。
其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。
本设计采用AT89C51芯片,实现了利用单片机进行了一个简单计算器设计。
允许对输入数据进行加减乘除运算及LED显示。
如果设计对象是更为复杂的计算器系统,其实际原理与方法与本设计基本相同。
另外,实例所设计的计算器是用LED数码管显示的,当然也可以用其他的器件显示,如LED显示屏,这样就可以显示出更多的字符,在此基础上,还可以编写更加完善的程序来实现更多的计算功能。
设计的关键所在,必须非常熟悉单片机的原理与结构,同时还要对整个设计流程有很好的把握,将单片机和其他模块完整的衔接。
简易计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。
在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用和单片机完整程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。
单片机课程设计既巩固了课本学到的理论,还学到了单片机硬件电路和程序设计,简易计算器课程设计通过自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真,来加深对单片机的认识,充分发挥我们的个人创新和动手能力,并提高我们对单片机的兴趣,时学习查阅资料、参考资料的方
1设计任务和要求
1.1设计要求
本次课程设计,我选择的课题是单片机数字计算器硬软件设计,设计任务为:
◊扩展4*4键盘,其中10个数字,5个功能键,1个清零;
◊使用五位数码管接口电路;
◊完成十进制的四则运算(加、减、乘、除);
◊实现低于三位小于255数字的连续运算;
◊使用keil软件编写程序;
◊最后用ptoteus仿真;
1.2设计方案的确定
按照设计要求,本课题需要使用数码管显示和扩展4*4键盘,由于实验箱的硬件电路已经固定,故选择串行静态显示和用P1口扩展4*4键盘,扩展的4*4键盘定义十个数字键,六个功能键,使用串行静态显示显示运算结果。
主程序进行初始化,采用定时器0进行查键,每次按键后调用显示子程序。
2单片机简要原理
2.1AT89c51介绍
图2.1-1AT89C51管脚图
芯片AT89C51的外形结构和引脚图如2—1所示。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
主要特性:
◊8051CPU与MCS-51兼容
◊4K字节可编程FLASH存储器(寿命:
1000写/擦循环)
◊全静态工作:
0Hz-24KHz
◊三级程序存储器保密锁定
◊128*8位内部RAM
◊32条可编程I/O线
◊两个16位定时器/计数器
◊5个中断源
◊可编程串行通道
◊低功耗的闲置和掉电模式
◊片内振荡器和时钟电路
管脚说明
◊VCC:
供电电压(图中未画出)
◊GND:
接地。
◊P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
◊P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
◊P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
◊P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
管脚备选功能
◊P3.0RXD(串行输入口)
◊P3.1TXD(串行输出口)
◊P3.2/INT0(外部中断0)
◊P3.3/INT1(外部中断1)
◊P3.4T0(记时器0外部输入)
◊P3.5T1(记时器1外部输入)
◊P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
◊P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
◊P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
◊RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
◊ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
◊/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
◊/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
◊XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
◊XTAL2:
来自反向振荡器的输出引脚。
2.2芯片74LS164介绍
74LS164是一个串入并出的8位移位寄存器,他常用于单片机系统中,下面结束一下这个元件的基本知识。
74LS164外部结构和引脚如图2—2所示:
图2.2-174LS164引脚图
主要特性:
◊串行输入带锁存
◊时钟输入,串行输入带缓冲
◊异步清除
◊最高时钟频率可高达36Mhz
◊功耗:
10mW/bit
◊74系列工作温度:
0Cto70C
◊Vcc最高电压:
7V
◊输入最高电压:
7V
◊最大输出驱动能力:
高电平:
-0.4mA;低电平:
8mA
引脚功能:
◊在单片机系统中,如果并行口的IO资源不够,而串行口又没有其他的作用,那
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- 关 键 词:
- 计算器 模拟 系统 设计 毕业设计