单片机课程设计——简单计算器的设计文档格式.docx
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六﹑设计体会 13
七﹑参考文献 14
八、附录 14
附录一 14
附录二 14
4
一﹑课程设计的目的和要求
1﹑设计目的
单片机课程作为独立的教学环节,是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一,是学习完《单片机与接口技术》课程后,并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习。
单片机课程设计过程中,我们通过查阅资料,接口设计、程序设计、安装调试等环节,完成一个基于MCS-51系列单片机,涉及多种资源应用,并具有综合应用功能的小应用课程设计,使我们不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,而且能够对电子电路﹑电子元件等方面的知识进一步加深认识,同时在软件编程﹑调试﹑相关仪器设备和相关软件的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
课程设计以学生认知为主体,充分调动学生的积极性,重视学生自学能力的培养,根据具体课题安排时间确定课题的设计、编程和调试内容,分团队开展课程设计活动,按时完成每部分工作。
坚持独立完成,实现课题规定的各项指标,并写出设计报告。
要求学生自己查阅资料和充分利用所学知识,根据所要设计系统所要达到的功能,划分软硬件功能、选择器件、编写相关程序,用Proteus在计算机上绘图并用Keil进行程序编写进行防真,再对整个系统做调试运行,有问题再进一步调试修改,直至达到设计的要求和取得满意的效果,最后编写系统说明书,其内容包括系统的功能介绍,使用范围,主要性能指标,使用方法,注意事项等。
2﹑设计任务及要求
基于MCS—51系列单片机AT89C51,设计一个简单的电子计算器。
1)通过4×
4的矩阵键盘输入数字及运算符;
2)可以进行4位十进制数以内的加法运算,如果计算结果超过4位十进制数,则屏幕显示E;
3)可以进行加法以外的计算(乘、除、减);
4)其他功能。
二﹑设计步骤及思路
1、设计的步骤
(1)制定相应的设计方案;
(2)硬件的初步设计;
(3)选择设计所用元器件和参数;
(4)在Proteus7.5中设计和连接电路图;
(5)软件的初步设计;
(6)编写程序实现其功能;
(7)在keil_v4中进行调试运行;
(8)硬件和软件联合调试。
2﹑设计思路
根据功能和要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。
通过扩展必要的外围接口电路,实
现对计算器的设计。
具体设计如下:
(1)由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运算,为了得到较好的显示效果,采用LCD显示数据和结果。
(2)另外键盘包括数字键(0~9)、符号键(+、-、×
、÷
)、清除键和等号键,故只需要16个按键即可,设计中采用集成的计算键盘。
(3)执行过程:
开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LCD显示出来,当键入+、-、*、/运算符,计算器在内部执行数值转换和存储,并等待再次键入数值,当再键入数值后将显示键入的数值,按等号就会在LCD上输出运算结果。
(4)错误提示:
当除数为0﹑计算得到的结果小于0或大于计算器的表示范围时,计算器会在LCD上显示E。
三﹑硬件电路设计
1﹑总体设计
LCD显示
51系列单片机系统
本设计选用AT89C52单片机为主控单元。
显示部分采用LCD液晶显示,按键部分采用4*4键盘。
时钟电路
4*4键盘
复位电路
图1线路原理框图
2﹑单元电路的设计
1)、时钟电路
时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。
因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式:
一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。
本处用的是内部时钟方式。
电路如图2:
C2
30pF
X1
12MHz
C1
图2 内部时钟电路
2)、复位电路
MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
上电复位:
上电复位电路是—种简单的复位电路,只要在RST复位引脚接一个电容到VCC,接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时,复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号,这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落,所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位,RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
电路图如图3:
5
3)、LCD显示模块
图3复位电路
本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。
通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD
实现不同的功能或显示相应数据。
LCD功能以及控制命令:
表1
LCD模块控制端
LCD基本操作
RS
R/W
E
1
写命令:
用于初始化、清屏、光标定位等
读状态:
读忙标志,当忙标志为“1”时,表明LCD正在进行内部操作,此时不能进行其他三类操作;
当忙标志位为“0”时,表示LCD内部操作完成,可以
对其他三类操作,一般使用查询方式。
写数据:
写入要显示的数据
读数据:
将显示存储区中的数据反读出来,一般比
较少用。
VSSVDDVEE
RSRWE
D0D1D2D3D4D5D6D7
2
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
LCD1 LM016L
图4 LCD显示图
4)、键盘接口电路计算器所需按键有:
数字键:
‘1’,‘2’,‘3’,‘4’,‘5’,‘6’,‘7’,‘8’,‘9’,‘0’;
功能键:
‘+’,‘-’,‘*’,‘/’,‘=’,‘C(清零)’。
p2.0
p2.3
p2.2
p2.1
A
B
C
D
+
=
ON
共计16个按键,采用4*4矩阵键盘,键盘的行和列之间都有公共端相连,四行和四列的8个公共端分别接P1.0~P1.7,这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描,通过对16个按键进行编码,从而得到键盘的口地址,对比P1口的扫描结果和各按键的地址,我们就可以得到是哪个键按下,从而完成键盘扫描的功能。
p2.4
p2.5
p2.6
p2.7
图5 矩阵键盘布局图
LCD1LM016L
+5V
U1
19XTAL1
12MHz
18
XTAL2
R11k
RST
P0.0/AD039
P0.1/AD138
P0.2/AD237
P0.3/AD336
P0.4/AD435
P0.5/AD534
P0.6/AD633
P0.7/AD732
C3
10uF
29
30
31
PSENALEEA
AT89C52
P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
21
22
23
24
25
26
27
28
U2
3D0
4D1
7D2
8D3
13D4
14D5
17D6
18D7
Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7
15
16
19
p2.0A
p2.1B
P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2
P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD
17
OELE
74LS373
p2.2C
p2.3DON
U3:
1
3
2
74LS00
3﹑总电路图
四﹑软件设计
图6总电路图
现实生活中人们熟知的计算器,其功能主要如下:
键盘输入;
数值显示;
加﹑减﹑乘﹑除四则运算;
对错误的控制及提示。
针对上述功能,计算器软件程序要完成以下模块的设计:
LCD显示设计﹑键盘设计﹑算术运算程序设计。
编程语言当中,汇编语言比较接近底层,编程效率高;
C语言则比较灵活,在编写算法中要方便一些,因此在本设计中我选用C语言。
总体设计流程图如下图。
图7 总程序流程图
LCD显示模块﹑键盘模块﹑计算模块流程图分别如图8﹑图9﹑图10。
图8 LCD显示流程图
图9 键盘识别程序流程图
图10 运算程序流程图
五﹑调试说明
仿真结果和分析:
1﹑未启动仿真时,初始状态;
2
1
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- 关 键 词:
- 单片机 课程设计 简单 计算器 设计