基于单片机控制的简单计算器设计与仿真(编辑修改稿)

基于单片机控制的简单计算器设计与仿真(编辑修改稿)内容摘要：

字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作： 0Hz－ 24MHz 三级加密程序存储器 2568 字节内部 RAM 32 个可编程 I／ O 口线 3 个 16 位定时／计数器 8 个中断源 可编程串行 UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： AT89C52 提供以下标准功能： 8k 字节 Flash 闪速存储器， 256 字节内部 RAM，32 个 I／ O 口线， 3 个 16 位定时／计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行 通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89C52 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C51 单片机引脚介绍： VCC： 供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为 高阻 输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八 位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高 7 八位。 在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口： RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储 器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 基于单片机控制的简单计算器设计与仿真 8 MM94C22 芯片介绍 MM94C22 是一个 16 位的译码器， 44 的键盘，在单片机系统中，是很常见的。 一般都是占用一个单片机的 8 位接口。 对于这种输入设备，通常是由单片机来识别某行某列的按键是否按下，还需要延时消抖等等。 为了节省单片机的 IO 接口，也可以使用外接芯片来驱动 44 的键 盘。 MM74C922，就是一块较好的 44 的键盘编码芯片。 它能够自己独立地进行键盘检测、消抖，以 8421 码给出键值。 它还能给出按键是否按下的标志，其数据线还具有三态输出的功能，便于进行总线连接 33 MM94C22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 1 7）： 4*4 键盘第一行至第四行。 (3) DOA~ DOD（ Dataout A~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。 ab126 计算公式大全 (5) GND（脚 9）：接地管脚。 新艺图库 (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（ Keyboard Mask，脚 6）：内部消除开关弹跳电路所外加电容的 引脚。 (8) OE（ Output Enable，脚 13）：芯片使能脚，接低电位可使芯片使能。 9 (9) DA（ Data Available，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。 MM74C922 对各按键的响应如下表所示： LED 介绍 发光二极管 LED 是单 片机应用系统中的一宗简单而常用的输出设备，其在系统中的主要作用是显示单片机的输出数据、状态等。 因而作为典型的外围器件， LED 显示单元是反映系统输出和操作输入的有效器件。 LED 具备数字接口可以方便的和大年纪系统连接；它的优点是价格低，寿命长，对电压电流的要求低及容易实现多路等，因而在单片机应用系统中获得了广泛的应用，所以在此设计中我首先选用了 LED 为基础的 LCD 作为显示器件。 RSRUNENa b c d e f g hD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 4 1 L 基于单片机控制的简单计算器设计与仿真 10 34 LCD引脚图 下面是 LCD 的引脚功能介绍： 第 1 脚： VSS 为地电源 第 2 脚： VDD 接 5V正电源 第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影 ”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线。 键盘模块介绍 每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。 矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和 CPU通信。 键盘的一端（列线）通过电阻接 VCC，而接地是通过程序输出数字“ 0”实现的。 键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么。 还要消除按键在闭合或断开时的抖动。 两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 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 键盘电路： 11 35键盘电路 基于单片机控制的简单计算器设计与仿真 12 第 4 章 总体电路图介绍 总体电路图 根据设计方案要求以选择的器件设计出下面的电路图： RSRUNENa b c d e f g habcdefghENRU NRSX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1O S C5K B M6DA12A17B16C15D14X111X210X38X47Y11Y22Y33Y44OE13U2M M 7 4 C9 2 2D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 4 1 LX1CR Y S T A LC23 0 p FC12 2 0 uC33 0 p FC41 0 u FR11 0 kR21k12U 3 :A7 4 HC 0 43 4U 3 :B7 4 HC 0 4C50 .1 u F 41 单片机控制的简单计算器 各模块的简单介绍 一、手动上电复位电路 C12 2 0 uR1 1 0 kR21kVSSRS T 42手动复位电路 13 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。 二、 内部时钟模式电路： X1CR Y S T A LC23 0 p FC33 0 p FX T A T 2X T A L 1G N D 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 3010pF； 当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择 C1=C2=40+10pF或 4010pF； 三、 键盘接口电路 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 X1X Y1Y4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。 基于单片机控制的简单计算器设计与仿真 14 四、运算模块（单片机控制）： MCS51 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。