计算器电子竞赛文档格式.docx
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采用4*4键盘;
用MM74C922为4*4键盘扫描IC,读取输入的键值。
总体设计效果如下图:
(二)、单片机接口电路说明:
1、手动上电复位电路:
当VCC上电时,C充电,在10K电阻上出现电压,使得单片机复位;
几个毫秒后,C充满,10K电阻上电流降为0,电压也为0,使得单片机进入工作状态。
工作期间,按下S,C放电。
S松手,C又充电,在10K电阻上出现电压,使得单片机复位。
几个毫秒后,单片机进入工作状态。
2、内部时钟模式电路:
当单片机工作于内部时钟模式的时候,只需在XTAL1和XTAL2引脚连接一个晶体振荡器或者陶瓷振荡器,并接两个电容后接地即可,在使用时对于电容的选择有一定的要求:
当外接晶体振荡器的时候,电容值一般选择C1=C2=30+10pF或30-10pF;
当外接陶瓷振荡器的时候,电容值一般选择C1=C2=40+10pF或40-10pF;
3、单片机与复位、时钟电路连接电路图:
(三)、键盘接口电路:
计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,如果采用独立按键的方式,在这种情况下,编程会很简单,但是会占用大量的I/O口资源,因此在很多情况下都不采用这种方式,而是采用矩阵键盘的方案。
矩阵键盘采用四条I/O线作为行线,四条I/O线作为列线组成键盘,在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为4×
4个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
矩阵键盘的工作原理:
计算器的键盘布局如图1所示:
一般有16个键组成,在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能,这种形式在单片机系统中也最常用。
图1矩阵键盘布局图
矩阵键盘内部电路图如图2所示:
图2
为了进一步节省单片机I/O口资源,我们在设计中使用了MM74C922芯片。
MM74C922是一款4*4键盘扫描IC,它可检测到与之相连的4*4键盘的按键输入,并通过数据输出口将按键相应的编码输出。
其引脚图如图3所示:
图3MM94C22硬件图
MM74C922引脚说明:
(1)Y1~Y4(脚1~脚4):
4*4键盘第一列至第四。
(2)X1~X4(脚11、10、8、7):
4*4键盘第一行至第四行。
(3)DOA~DOD(DataoutA~D,脚14~17):
按键之BCD码输出,其中DOA为LSB,DOD为MSB。
(4)VCC(脚18):
电源脚,+3V~+15V。
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(5)GND(脚9):
接地管脚。
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(6)OSC(Oscillator,脚5):
键盘扫描电路之频率所需外加电容的连引脚。
(7)KBM(KeyboardMask,脚6):
内部消除开关弹跳电路所外加电容的引脚。
(8)OE(OutputEnable,脚13):
芯片使能脚,接低电位可使芯片使能。
(9)DA(DataAvailable,脚12):
数据有效输出脚。
任一按键按下时,此脚位会输出高电位,按键释放后此脚又会恢复为低电位。
如下图4所示,在本设计中,计算器输入键盘的4条行线、列线分别连接到MM74C922的X1-X4、Y1-Y4引脚,MM74C922的数据输出口与单片机的P2口相连,MM74C922的DA引脚经过一个非门连接到单片机的/INT0脚,当MM74C922检测到键盘输入时,DA产生高电平,与之相连的/INT0检测到低电平,给单片机一个中断,单片机从P2口的低四位读入键盘上按下的键的值。
图4键盘接口电路图
(四)、LCD显示模块:
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。
图5LCD模块
(五)运算模块(单片机控制):
STC89C52单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。
如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EPROM)、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SFR)。
单片机是靠程序运行的,并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,通过使用单片机编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!
因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件,可以很快地实现运算功能。
四、软件编程:
1、主函数设计:
/******************函数声明*****************/
#include<
reg52.h>
math.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
chartranslate(intkeycode);
voidarithmetic();
voidinit_LCM();
voidwrite_data(charddata);
voidwrite_com(charcommand);
voidcheck_BF();
voidclearLCD();
voiddisplay(longa);
voiddealerror();
voiddataoverflow();
/******************定义变量和数组*****************/
longx=0,y=0,num=0;
intoperators,input,iny=0;
charkey;
charerror[5]="
error"
;
charoverflow[8]="
overflow"
sbitEN=P3^4;
sbitR_W=P3^5;
sbitRS=P3^6;
/******************主函数*****************/
main()
{
EA=1;
EX0=1;
IT0=1;
P2=0xff;
display(0);
init_LCM();
write_data(0x30);
while
(1)
}
2、分块程序设计:
(1)、键盘输入检测程序设计:
有键按下时,单片机响应外部中断0,转入外部中断0中断处理函数,在中断处理函数中完成对按键的判断,以进行下一步的程序处理。
/**********键值转化为键盘上按键值函数*************/
chartranslate(intkeycode)
switch(keycode)
case0:
return'
7'
break;
case1:
4'
case2:
return'
1'
break;
case3:
c'
case4:
8'
case5:
5'
case6:
2'
case7:
0'
case8:
9'
case9:
6'
case10:
3'
case11:
='
case12:
/'
case13:
*'
case14:
-'
case15:
+'
}
/***********外部中断0处理函数*************/
voidINT_0(void)interrupt0using0
key=translate(P2&
0x0f);
if(key<
&
key>
)//判断按下的键是否为数值
num=num*10+(key-'
);
if(operators>
0)
y=num;
iny=1;
else
x=num;
if(num<
134217728&
num>
-134217728)//当前数值是否超出限定范围
{
display(num);
dataoverflow();
switch(key)
case'
:
x=0;
y=0;
num=0;
iny=0;
operators=0;
display(num);
break;
arithmetic();
if(operators)
operators=1;
operators=2;
operators=3;
if(operators)
operators=4;
(2)、算术运算程序设计:
/**********算术运算函数*************/
voidarithmetic()
if(iny)
switch(operators)
x=x+y;
num=x;
-134217728)
x=x-y;
x=x*y;
if(y==0)
dealerror();
x=x/y;
}
y=0;
(3)、LCD显示程序设计:
利用LCD静态显示,通过程序向LCD写指令字或数据使LCD完成不同功能或显示相应数据。
/**************LCD初始化函数*************/
voidinit_LCM()
write_com(0x30);
write_com(0x38);
write_com(0x08);
write_com(0x01);
write_com(0x06);
write_com(0x0e);
/***********LCD写数据函数*************/
voidwrite_data(charddata)
RS=1;
/*写指令*/
R_W=0;
EN=1;
/*使能信号开*/
P1=ddata;
/*将数据送入p1口*/
EN=0;
/*使能信号关*/
check_BF();
/***********LCD写指令函数*************/
voidwrite_com(charcommand)
{
RS=0;
P1=command;
/************LCD检查忙碌函数***********/
voidcheck_BF()
chari,x=0x80;
P1=0xff;
while(x&
0x80)
R_W=1;
x=P1;
for(i=0;
i<
10;
i++);
/*关闭使能信号*/
/**********LCD清屏函数**********/
voidclearLCD()
/**********LCD显示函数**********/
voiddisplay(longa)
longtemp,b,c=-1;
intlenth=1,i,j;
clearLCD();
if(a<
a=a*c;
write_data('
temp=a;
while((temp=temp/10)!
=0)
lenth++;
for(i=lenth;
i>
0;
i--)
b=1;
for(j=0;
j<
i-1;
j++)
b=b*10;
write_data(0x30+a/b);
a=a%b;
(4)、错误处理及提示程序设计:
/**********除数为处理函数**********/
voiddealerror()
inti=0;
for(i=0;
5;
i++)
write_data(error[i]);
/*********数值溢出处理函数**********/
voiddataoverflow()
8;
write_data(overflow[i]);
五、联机调试:
在联机调试的过程中,由于一开始设的液晶显示器的电压过高,使得屏幕太亮,所以没有数字显示。
在我们的耐心调试之下,发现电压在1.5一2V是液晶显示器正常工作电压。
修改后,LCD显示正确。
六、心得体会
这是我们进入大学来的第三个关于设计类的课题。
第一个是C语言,第二个是电子科技竞赛。
这次与前两次的不同在于这个留给我的更多的是抽象与纠结。
在这次长通杯竞赛中,我学到了好多东西,有些甚至是课本上面所没有的。
1、我们对proteus仿真软件有了初步的了解和认识。
通过使用proteus仿真软件,可以让我们在虚拟的环境中进行实验,可以先通过它来检验电路的正确性和可行性,而不需要真实电路环境的介入,不必顾及仪器设备的短缺与时间环境的限制,能够极大的提高实验的效率。
这让从来没有接触过这种软件的我们感到无比的欣喜。
2、以前总认为查阅资料没有多大的意义,但是通过这次比赛,我们了解到查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要,我们在设计电路时,遇到很多不理解的东西,有的我们通过查阅参考书弄明白,有的通过网络查到,但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。
这也提示我们以后要学会学方面的查找资料,逐步提高自己的学习能力。
3、相互讨论共同研究也是很重要的,我们在仿真的时候经常出现一些问题,比如电路设计中的控制器的设计,以及乒乓球游戏机怎样计分等的分析。
一个人的能力毕竟是有限的,所以我们几个集思广益,每个人都发动自己的思维,集体讨论,最后取得了很好的效果。
最后我们还懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到了不少棘手的问题,可谓是困难重重。
但这毕竟第一次做关于实物的课程设计,难免会遇到过各种各样的问题,我们必须要学着自己去找资料、去理解、去解决问题,加强我们独立思考的能力。
同时在设计的过程中。
我发现了许多自己的不足之处,认识的自己对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,没有在日常生活中将理论与实际相结合起来,以后要多加努力才行啊!
感谢老师给了我们这样一次机会,让我们有机会将我们所学的东西付诸于实践。
这次比赛不仅是我们收获了好多,同时还不断的鞭策我们,使我们不断的学习,朝向自己的目标,不断前进!
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