基于ATC单片机简易计算器的设计.doc

基于ATC单片机简易计算器的设计————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 《微机原理与单片机课程设计》课程设计报告基于51单片机的简易计算器设计学生姓名卓国焕(**********)——、设计目的单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物,它是嵌入式控制系统的核心,如今,它已广泛的应用到我们生活的各个领域,电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除六位整数数范围内的基本四则运算,并在LED上显示相应的结果。软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。二、总体设计及功能介绍根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机,实现对计算器的设计。具体设计及功能如下:(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LED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LED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LED上输出运算结果。(4)错误提示:当计算器执行过程中有错误时,会在LED上显示相应的提示,如:当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时,计算器会在LED上显示“CUO”,提示溢出。三、系统模块组成框图:输入模块51单片机运算模块LED显示模块二、硬件设计(一)、总体硬件设计本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分:采用LED动态显示。按键部分:采用4*4集成计算键盘;总电路图:4×4集成计算键盘集成计算键盘本质上是4×4矩阵键盘,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2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。矩阵键盘内部电路图如图所示:(三)、LED显示模块如图本设计采用LED共阴数码管来显示输出数据。共阴数码管的每一位都是公共的阴极,只有输入低电平的时候才有可能被点亮,所以位选的时候被选中的位必须是低电平。本设计采用两个74HC573锁存器来驱动数码管,引脚如上图所示。74HC573-1是控制段选的,74HC573-2是控制位选的,,置高电平时锁存器透明(即输入和输出相同),置低电平时锁存。74HC573的八个锁存器都是透明的D型锁存器,当使能(G)为高时,Q输出将随数据(D)输入而变。当使能为低时,输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作,即老数据可以保持,甚至当输出被关闭时,新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载,可以直接与系统总线接口并驱动总线,而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器,I/O通道,双向总线驱动器和工作寄存器。HC573引脚功能:引脚号 符号名称及功能1 OE 3态输出使能输入(低电平)2-9 D0-D7 数据输入12-19 Q0-Q7 3态锁存输出11 LE 锁存使能输入10 GND 接地(0V)20 VCC 电源电压(四)运算模块(51单片机控制)51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。单片机最小系统复位时单片机的初始化操作,只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号,就可以使STC89C51单片机复位。本次采用的是12M晶振,按钮复位电路。三、软件设计