简易计算器课程设计 报告Word文档格式.docx

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5．通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。

二、课程设计正文

2.1设计所需器材

电阻：

1K（8个）0.330k（8个）10k（1个）按键开关：

17个

极性电容（1个10uf）

非极性电容：

30pf（5个）

晶振：

6MHZ（1个）

三极管：

PNP（1个）NPN（2个）

共阴极数码管：

2个

蜂鸣器：

1个

底座：

DIP40（1个）DIP16（1个）

万能电路板：

芯片：

STC90C52AD（1片）MAX232（1片）,74HC573（片）

发光二极管：

3个

接线端子：

2.2设计任务和要求

课程设计任务要求做一个简易数字计算器。

设计的主要内容是采用STC90C51AD作为控制单元，实现简易计算器功能。

原始数据及主要任务：

设计一个以MCS-51单片机为核心的简易计算器系统。

能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，用2个数码管显示运算结果。

若进行除法运算，则小数点保留1位显示。

如果除数为0，则清0显示，且蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。

主要任务：

（1）确定总体设计方案；

（2）2位数码管显示电路设计，4*4按键电路设计，报警电路设计；

（3）设计硬件电路原理图和PCB图，绘制软件程序流程图，编写程序；

（4）软硬件联机调试。

技术要求：

以MCS-51单片机为核心，主机用P1口接4*4矩阵按键；

P0口用作数码管段码接口，P2端口用作数码管位码选通接口和蜂鸣器电路接口。

2.3设计方案

简易数字计算器设计，主要的部分是STC90C52AD，编写程序，实现软硬结合，能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，且具备清零功能。

6个数字键，6个功能键。

进行除法运算时，小数点保留1位显示。

如果除数为0，则清0显示，蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。

可扩展计算连续功能，数据溢出清0显示，蜂鸣器响，按下任意键后，蜂鸣器停止。

2.3.1硬件设计

1.STC90C52AD说明

AT89C51的引说明和功能说明如下：

XTAL1：

接外部晶振的一个引脚。

在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。

它采用外部振荡器时，些引脚应接地。

XTAL2：

在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。

当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。

RST：

STC90C52AD的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。

P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。

外部不扩展而单片应用时，则作一般双向I／O口用。

P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。

P2口（P2.0~P2.7）口是具有内部提升电路的双向I/0端口（准双向并行I/O口），当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。

每一个引脚可以推动4个LSTL负载。

P1口（P1.0~P1.7）口是具有内部提升电路的双向I/0端口（准双向并行I/O口），其输出可以推动4个LSTTL负载。

仅供用户作为输入输出用的端口。

P3口（P3.0~P3.7）口是具有内部提升电路的双向I/0端口（准双向并行I/O口），它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。

2.

数码管

LED显示器由8段发光二极管组成，排列成8字形状，称为8段LED显示器，器件内部接线图如图所示：

为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。

七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。

简易计算器用到的数字0~9的共阴极字形代码如下表：

显示字符

1

2

3

4

5

+

-

*

/

段码

3FH

06H

5BH

4FH

66H

6DH

70H

40H

76H

49H

3.晶体振荡电路设计

图2.3-2晶体振荡电路

采用12MHZ的晶振,接在芯片的18,19引脚上。

在复位端口加低电平。

4.数码管和位选设计

图2.3-3数码管和位选电路

需要显示时间选用共阴极的数码管是三极管驱动，接有1000欧姆的保护电阻而成的两个数码管在显示时需要选通，采用STC90C52AD的P0口作为位选信号的输出端，高电平有效。

由于P0口有8个输出端，当端口为高电平使对应的数码管选通。

共阴极的数码管是低电平有效，所以采用NPN的三极管。

5.复位设计

复位键直接加在单片机的复位端，当按键S1被按下时，系统复位。

图2.3-4复位电路

6.蜂鸣器电路设计

图2.3-5蜂鸣器电路

蜂鸣器接在P3.5口上，当触发时P3.5产生低电平使其导通，蜂鸣器响，报警。

7.矩阵键盘的设计

图2.3-6矩阵键盘

开关接在P1口上，P1.0~P1.7，按键按下后相应的按键由高电平变为低电平，P1.0~P1.3为行。

2.3.2软件设计

系统程序:

#include<

stdio.h>

reg52.h>

absacc.h>

intrins.h>

math.h>

#defineuintlong

#defineucharunsignedchar

//'

0'

'

1'

2'

3'

4'

5'

6'

7'

8'

9'

-'

ucharzixing[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf};

ucharzixing1[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};

//

floatnum,a_chufa;

uintop=0;

//用来存储加、减、乘、除、清零，操作符

uintpreop=20;

//操作符记忆,记忆一次按下的操作符

uintfirst=0;

//前一个数值

uintsecond=0;

//按键输入数值

uintresult=0;

//执行运算后的结果

uintkey=12;

//读取的键值

floatdisp=0;

//显示的数值

sbits0=P2^2;

//蜂鸣器接P口

sbits1=P0^7;

//小数点亮灭控制P口

voiddisplay（）;

//显示子程序

ucharkbscan（void）;

//键盘扫描子程序

voidyunsuan（void）;

//运算子程序

voidd1ms（intn）;

//延时子程序

voidsound（void）;

/*------主程序------*/

voidmain（void）

{

uchari,j=0;

P0=0xc0;

//数码管显示数值清零

while

（1）//主循环

{

display（）;

//读取键值

d1ms

（1）;

//延时1ms

if（key>

=0&

&

key<

=5）//按键为0~5，读取数值并显示second

{

second=key;

disp=second;

display（）;

key=12;

if（preop==55）//等号结束后，输入新数字。

清零各项

{preop=20;

}

d1ms

（1）;

}

elseif（key>

=6&

=9）//按键为6~9,调用四则运算

op=key;

if（（key==6）||（key==7））

//+-

else

key=13;

yunsuan（）;

elseif（key==10）//键值为10时为C/ON键

disp=0;

first=0;

//清零，恢复初始状态

second=0;

op=0;

result=0;

preop=20;

}

elseif（key==11）//键值为11时，为等号

op=key;

preop=55;

//表示清除操作符记忆

for（i=0;

i<

200;

i++）{};

}

/*------四则运算子程序------*//*改过再看一遍*/

voidyunsuan（void）

if（op!

=0）

switch（preop）

case6:

//加法

result=first+second;

first=result;

disp=result;

preop=op;

op=0;

second=0;

break;

case7:

//减法

result=first-second;

case8:

//乘法

result=first*second;

//0

//0

//8

if（key==12）//+-

else

second=1;

case9:

//除法

if（second==0）//除数为零，清零，蜂鸣器响

{

disp=100;

sound（）;

}

a_chufa=（first*10*0.1）/second;

first=a_chufa;

disp=a_chufa;

preop=op;

op=0;

if（key==12）//+-

else

second=1;

case20:

//初次运行执行这里，没有操作符记忆时（什么叫初次运行）

first=second;

default:

//其他，请按键输入数字

}

/*------显示子程序------*/

voiddisplay（）

uintbuf1,buf2,a,b;

floatk=0.0;

key=kbscan（）;

k=disp;

if（k<

0&

k>

-10）

k=-k;

P2=0xfe;

P0=zixing[10];

P2=0xff;

P2=0xfd;

P0=zixing[（int）k];

}

elseif（k>

k<

10）//有小数时

a=（（int）（k*100））%10;

//第二位小数数值

b=（（int）（k*10））%10;

//第一位小数数值

buf1=（int）k;

if（a>

=5）

buf2=b+1;

elsebuf2=b;

if（a!

=0||b!

P2=0xfe;

P0=zixing1[buf1];

P2=0xfd;

P0=zixing[buf2];

else

P0=zixing[buf1];

=10&

=99）//两位数时

buf1=（int）k/10;

buf2=（int）k%10;

P0=zixing[buf1];

P0=zixing[buf2];

=100||k<

=-10）//超出显示范围报错

P0=0x86;

sound（）;

//

voidd1ms（intn）

inti;

for（;

n>

0;

n--）

250;

ucharkbscan（void）

ucharvalue=12,temp;

P1=0xfe;

//扫描第一行

temp=P1;

temp=temp&

0xf0;

if（temp!

=0xf0）

d1ms（5）;

if（temp!

{

switch（temp）

case0xe0:

value=3;

break;

case0xd0:

value=2;

case0xb0:

value=1;

case0x70:

value=0;

}

P1=0xfd;

//扫描第二行

value=7;

value=6;

value=5;

value=4;

}

P1=0xfb;

//扫描第三行

value=11;

value=10;

value=9;

value=8;

returnvalue;

/*----发声子程序----*/

voidsound（void）

s0=0;

while（!

s0）

key=kbscan（）;

if（key<

14）

s0=1;

2.4、软硬件调试

系统调试：

根据系统设计方案，本系统的调试共分为两大部分：

硬件调试，软件调试。

（1）硬件调试

对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。

首先用数字万用表对实物板上的各元器件进行测试，在测试过程中，检验出一些错误，如数码管的引脚接错了，导致数码管无法显示，将数码管各引脚正确焊接后，数码管正常工作。

（2）软件调试

软件调试采用单片机仿真器keiluVision及protus，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。

再进行仿真，检验各个子程序是否正确执行，和硬件模块的协调性。

由于能力有限，程序中仍然存在如下BUG，不能进行连续除法，尚未实现加减法和乘除法之间的混合运算，错误报警后按运算符号键结束警报

三、课程设计总结

为之两周的单片机课程设计即将结束，在这两周的时间我学会很多东西，明白了很多道理。

一开始的自认为课设题目很简单，到动手时的不知所措，后来静下心来开始分析，发挥整个团队的力量，最后完成任务。

在这两周里加深巩固我所学过的知识，使我专业知识增加，使我所学过的知识融会贯通，使我的动手能力大大增强。

课设期间我们犹如做过山车一般，有失望也有喜悦，最终我们完成任务。

课设期间遇到许多困难，但我和我的团队没有放弃，大家群策群力，查阅资料，一起探讨，使我们能够克服困难，解决问题，完成任务。

记得调试电路板时，由于数码管焊接有错误，使程序不能完成任务。

当我从新修改时越来也乱，线路也变得很乱，但我们安静的坐在那里，一根一根的去测，去焊接，直到问题解决。

程序调试时总有几个错误的地方，花很多时间但有可能还没有找到任何解决的办法，坐在枯燥的电脑旁我们始终坚持着。

像这种困难还有很多，但我们都一路坚持下来。

回想起这两个星期的奋斗时光，感谢我的团队，我们很棒。

团队合作是我最大的收获，在我们这次课设期间，我焊接时出了些问题，但其他两位组员没有埋怨，只有无私的帮助和真诚的鼓励。

这一点让我很感动，使我知道团队的力量是多么重要。

课设不仅考察我们对专业知识的掌握程度，同时也考验我们的性格和对待挫折的态度，更增加了我的团队精神，使我学会与人合作，更增加了我们兄弟间的感情，非常感谢。

四.参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及应用.高等教育出版社，2003

[2]苏家键等.单片机原理及应用技术.北京：

高等教育出版社，2004

[3]钟睿.MCS-51 

单片机原理及应用开发技术.北京：

中国铁道出版社，2006

[4]范蟠果.工控单片机原理及应用.北京：

清华大学出版社，2007

附录一、系统原理图

附录二、PCB图

课程设计评语及成绩

课程设计

评语

成绩

指导教师

（签字）

年月日