基于C51单片机的简易电子计算器制作.doc

成都大学首届电子创意设计竞赛 3 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,充分利用已有的硬件和软件条件,设计出更出色的计算器。本设计是以 STC89C52 单片机为核心的计算器模拟系统设计,输入采用 4*4 矩阵键盘,可以进行加、减、乘、除带符号数字运算(六位整数、两位小数), 并在液晶显示屏 LCD1602 上静态显示操作过程及结果。对字符液晶显示模块的工作原理,如初始化、清屏、显示、调用及外特性有较清楚的认识,并会使用 LCD (液晶显示模块)实现计算结果的显示;掌握液晶显示模块的驱动和编程,设计 LCD 和单片机的接口电路,以及利用单片机对液晶显示模块的驱动和操作;在充分分析内部逻辑的概念,进行软件和调试,学会使用,并能够以其为平台设计出具有四则运算能力简易计算器的硬件电路和软件程序。关键词:单片机; 液晶显示屏; 计算器; 矩阵键盘引言现如今,人们的日常生活中已经离不开计算器了,社会的各个角落都有它的身影,比如商店、办公室、学校……因此设计一款简单实用的计算器会有很大的实际意义。本设计旨在进一步掌握单片机理论知识,理解单片机系统的硬软件设计,加强对实际应用系统设计的能力。通过本设计的学****使我掌握单片机程序设计的基本方法,并能综合运用本科阶段所学软、硬件知识分析实际问题,提高解决毕业设计实际问题的能力,为单片机应用和开发打下良好的基础。成都大学首届电子创意设计竞赛 4 一、项目总体设计框架 1 、芯片 STC89C52 单片机是单片微型机的简称,故又称为微控制器 MCU (Micro Control Unit )。通常由单块集成电路芯片组成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器 CPU ,存储器和 I/O 接口电路等。因此,单片机只要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。单片机广泛应用于智能产品,智能仪表, 测控技术,智能接口等,具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点。而其中 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的低电压,高 OS 8的微处理器。该器件与工业标准的MCS-5 1指令集和输出管脚相兼容; 且是单片机中最典型的代表,应用于各种控制领域。 2 、输入模块采用矩阵式键盘作为输入模块矩阵式按键输入模块,其特点是:电路和软件稍复杂,但相比之下,当键数越多时,越节约 I/O 口,比较节省资源。其原理图如图所示。图矩阵键盘输入 3 、显示模块采用 LED 数码管的静态显示,其特点是:其亮度较高;这种显示方式接口, 编程容易且管理简单;不足的是,占用的 I/O 的线资源较多。如果采用单片机或 CPLD/FPGA 来控制的话,势必存在浪费 I/O 口资源的问题。采用 LED 数码管的动态显示,其特点是:其亮度比静态显示的亮度要差一些;但其电路比较简单,适合于显示位数较多的情况。采用 LCD1602 液晶显示,其特点是:可以调节其背光亮度,这种显示方式接口,编程虽然有些麻烦,但管理较方便,占用的 I/O 口资源线也不多。在计算器运算中,需显示的数字、符号较多,按很据个方面的特点, 而后可以发现 LCD 液晶显示,虽然在价格上的确是稍贵于 LED 数码管;但数码管成都大学首届电子创意设计竞赛 5 在硬件设计电路中,会因线太多、线路复杂而过于繁琐,则舍弃 LED 数码管,选择LCD 液晶显示。 4 、硬件资源分配主要用到的硬件:单片机 STC89C52 、液晶显示屏 LCD1602 、4*4 按键键盘硬件分配: 1、P1口:作为输入口,与键盘连接,实现数据的输入; 2、P0、P2口:作为输出口(P2口为高位,P0口为低位),控制 LCD 液晶显示屏显示数据的结果; 3、液晶显示屏 LCD1602 显示输出。二、计算器硬件设计 1 、系统组成及硬件框图图2-1-1 系统组成及硬件框图 2 、元器件简介 STC89C52 特点图2-2-1 单片机 STC89C52 1,、主要性能: 与MCS-51 单片机产品兼容;8K字节在系统可编程 Flash 存储器;1000 次擦显示模块蜂鸣器电路单片机键盘输入模块成都大学首届电子创意设计竞赛 6 写周期;全静态操作:0Hz-33Hz ;三级加密程序存储器;32个可编程 I/O 口线、三个 16 位定时器/ 计数器、 8 个中断源;全双工 UART 串行通信;低功耗空闲和掉电模式,掉电后中断可唤醒;看门狗定时器;双数据指针;掉电标识符。 2、STC89C52 的功能特性概述 STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8