多功能计算器的设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)

多功能计算器的设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

面波，变成只在一个平面上振动的波，称为偏振光。 偏振光只能通过相应方向的偏振玻璃，如果偏振玻璃的偏振方向和偏振光线的有一定的夹角，就会减弱偏振光强度，甚至偏振光无法通过。 如果大家对这方面有兴趣，可以参阅有关的大学物理书籍。 夹住液晶的两片偏振玻璃，假设为 a、 b，他们的偏振方向会设置为 90 度夹角。 光线通过 第一片偏振玻璃 a 后，假设这 X 方向偏振，通过液晶后，液晶通电流之后，在电场极化作用下，呈规则排列， X 偏振光不会有任何改变，投射到 b 玻璃上。 而 b 玻璃的偏振方向为 Y，就是 X+90 度， X 偏振的光线无法通过，在 b 玻璃外面看上去就是黑色了。 而如果液晶没有电场作用，就是没有通电流，通过无规则排列的液晶， X 偏振光的偏振方向会发生改变，旋转 90 度，旋转后 X 偏振光的偏振方向刚好和 b 偏振玻璃的偏振方向一样，就是 X+90=Y，光线就能通过 b 玻璃了。 DS1302 时钟芯片 简介 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电 时钟芯片，内含一个实时时钟 /日历和 31 字节静态 RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。 实时时钟 /日历电路提供秒、分、时、： 多功能计算器的设计与实现 4 日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM标志位决定采用 24 或 12 小时时间格式。 DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根 I/O 线：复位（ RST）、 I/O 数据线、串行时钟（ SCLK）。 时钟 /RAM的读 /写数据以一字节或多达 31 字节的字符组方式通信。 DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于 1mW。 DS18B20 温度传感器简介 新的 “一线器件 ”体积更小、适用电压更宽、更经济 ， Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一线总线 ”接口的温度传感器。 一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 DS18BDS1822 “一线总线 ”数字化温度传感器同 DS1820 一样， DS18B20 也支持 “一线总线 ”接口，测量温度范围为 55176。 C~+125176。 C，在 10~+85176。 C 范围内 ,精度为 177。 176。 C。 DS1822 的精度较差为177。 2176。 C。 现场温度直接以 “一线总线 ”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 与前一代产品不同，新的产品支持 3V~ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20 可以程序设定 9~12位的分辨率，精度为 177。 176。 C。 可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。 分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代产品中最 好的 !性能价格比也非常出色 ! DS1822 与 DS18B20 软件兼容，是 DS18B20 的简化版本。 省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的 EEPROM，精度降低为 177。 2176。 C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。 继 “一线总线 ”的早期产品后，DS1820 开辟了温度传感器技术的新概念。 DS18B20 和 DS1822 使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 选题 选题的背景和意义 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。 计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。 计算器是人们普遍拥有电子产品之一。 在计算器的原有计算功能的基础上，又加了两个生活中常用的两个功能：电子时钟，温度。 从电子时钟的发明到现在已经将近半个世纪了，从最初的德克萨斯仪器推出的 4 位单片机电辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 子时钟到当今的 32 位，从当时价钱昂贵且体积大到现在的精致小型，从以前的单一的时间显示到现代的可以显示温度、湿度等更多功能的电子时钟，都积累了众多科学家的努力和心血。 温度关系着我们日常生活，关系 着我们的身体健康，其结构简单、易行、实用。 所以设计这样的一个多功能计算器是很有意义的。 系统概述 系统的工作过程 本文基于课题并对当前电子时钟、温度及计算器的开发手段进行了比较和分析，最终确定了采用单片机技术实现多功能计算器的总体方案。 本文设计应用 STC89C52 芯片作为核心， LCD1602 显示，计算器通过按键直接可以显示在 LCD 上，不需要加任何其它芯片，而电子时钟需使用时钟芯片 DS1302 完成时钟日期的功能，同时利用温度传感器 DS18B20测量周围环境温度，并且可以依靠按键随时对日期、 时间进行调整。 具体工作过程如下： 1）上电或按复位按钮系统复位后，液晶屏上显示时间，日期和温度，时间和日期可以进行调整，温度是 当前坏境 的 温度。 当用手触摸 DS18B20 温度传感器时，温度就会变化。 2）当按下功能切换键 M 时，就进入计算的状态，可以实现两个数的加减乘除运算，而且参与运算的数和运算结果必须控制在 21474836482147483647 之间，否则就会产生溢出，屏幕出现乱码。 ： 多功能计算器的设计与实现 6 2 需求分析 用户需求 在做毕设之前，我对计算器做了调查，走访了商场，饭店等地方。 据他们说，他们想要的是一个简 单的计算器，可以实现加减乘除就可以了，而且告诉我有几个附加的功能就更好了比如时间和温度等，因为这些都是生活中天天关注的，人们的生活离不开这两个因素。 随着经济的发展，不断推动着科技的发展，而科技的发展又带动了电子行业，各种各样的电子产品纷纷涌出。 计算器作为日常生活中常使用的电子产品之一，它的 多 功能化、小型化、轻便化已成为未来智能化计算器的发展方向。 计算器随着供应量的增多、用户使用方便度日益更新，从又大又重到又小又轻，从复杂的模拟电路到一块几厘米的单片机，从简单的加减乘除运算到乘方、开方运算，指数、对数、三角函 数、反三角函数的计算不断的变化着。 其实大部分人只需要简单计算就可以了，不需要那么繁杂的计算，因为大部分人都用不上这些计算。 所以 我决定设计一个简单计算器，附加上时间，日期和温度 ，这些都是人们生活中不可缺少的要素。 同时 减少硬件与软件的成本，吸引消费者对产品的兴趣变得尤其重要。 市场需求 经过走访 许多电子产品商场，从销售员那里得知 ，现在人们考虑的是 计算器的 功能，价格 ，体积， 当然是买他们需求的功能，价格便宜，体积小的计算器。 根据实际调研，我了解到大部分的电子产品都是以单片机为控制核心，主要是因为它们体积小 ，功能全，而且价格便宜， 所以单片机深受开发商的信赖。 随着科技的不断更新，单片机的种类也层出不穷，而且功能更加完善，这也给开发商带来了很多的机会。 投产条件简单，成本较低，一般生产电子产品的厂家 均可生产。 市场前景十分看好。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 3 总体设计 总体结构概述 硬件结构 在本次的设计中，根据系统的功能要求，硬件部分大致分为以下几个主要部分组成： 1）中央处理系统：以 STC89C52 为核心的单片机最小系统， STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 2） 时钟电路 ： 本设计选用 DS1302 来实现时钟电路 ，与单片机 口相连。 这 款强大的时钟芯片，不但占用的硬件资源少，而且其精确性、实时性也是相当的可观。 3） 环境温度采集电路 ： 考虑到 硬件电路复杂 度 ，软件调试 复杂 度及 制作成本 ，本设计选用 DS18B20 作为 温度传感器 ， 单片机到 DS18B20 仅需要一条线 ，即与单片机 口相连，读写和完成温度变换所需要的电源可由数据线本身提供，而无需外部电源。 4）显示电路： 首选当然是数码管，它具有显示亮度高，编程易的特点，但是它的单独显示使得每 一位都要有自己的为选端 ，这样会浪费很多 P 口， 因此 我们选用更节省资源的液晶 LCD1602，它的控制引脚与 P0 口 相连。 软件结构 对于单片机来说，汇编， C 都可实现编程，编译器会根据写的程序翻译成单片机的机器码，不存在哪个芯片专用 C 或汇编； 只是汇编和 C 有各自的优缺点。 一般来说汇编的程序更接近于机器码，小程序执行效率高，但是单片机种类不同，汇编语言也相差很大，比如 51， pic， AVR， ARM； C 语言编属于高级语言，具有可移植性，能够结构化编程。 使用标准 C 语言的程序，几乎都可以不作改变移植到不同的微机 平台上，对于嵌入式等的微控制芯片，属于标准 C 语言的部分也很少需要修改，而且程序很容易读懂。 C 语言编写程序结构清晰，移植性好，容易维护和修改。 所以本设计采用 C 语言进行编程。 总体结构框图 硬件结构框图 系统主要是由以 STC89C52 为核心的单片机最小系统、按键电路、 时钟电路、 环境温度采集电路 、显示电路组成，其硬件结构如图 31 所示： ： 多功能计算器的设计与实现 8 STC89C52L C D 1 6 0 2 显 示时 钟 / 日 历 电 路环 境 温 度 采集 电 路按 键 电 路 图 31 多功能计算器 硬件结构框图 Figure 31 multifunction calculator hardware structure diagram 软件结构框图 系统采用结构化、模块化的设计思想，使得编程思路明确，且功能比较强大。 模块化程序不仅易移植，易修改，易维护，而且其结构清晰明了，让人容易理解。 系统的程序主要由主程序模块、初始化模块、 时钟 模块、 显示模块、温度采集模块 ， 计算 器 模块， 按键模块，其软件结构框图如图 32 所示： 主 函 数L C D 初 始 化时 钟 / 日 历模 块温 度 采 集模 块显 示 模 块计 算 器模 块按 键 模 块 显 示 模 块 显 示 模 块 按 键 模 块 图 32 多功能计算器软件结构框图 Figure 32 multifunction calculator software structure diagram辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 4 硬件详细设计 单片机最小系统 STC89C52 单片机的特性 目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为 8XC5X 系列的单片机，该系列单片机均采用标准 MCS51 内核，硬件资源相互兼容，品类齐全、性能稳定、体积小、价格底、货源充足、调试和编程方便，所以应用较为广泛。 STC89C52 单片机是一款低功耗、低电压、高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8KB（可经受 1000 次擦写周期）的 FLASH 可编程可反复擦 写的只读程序存储器（ EPROM），器件采用 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度，非易失性存储器（ NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与 MCS51 兼容，片内的 FLASH 存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储编程器来编程。 因此， STC89C52 是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域 [1]。 主要特性如下： 1） 增强型 8051 单片机， 6 时钟 /机器周期和 12 时钟 /机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051。 2） 工作电压： ～ （ 5V 单片机） /～ （ 3V单片机）。 3） 工作频率范围： 0～ 40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作频率可达48MHz。 4） 用户应用程序空间为 8K 字节。 5） 片上集成 512 字节 RAM。 6） 通用 I/O 口（ 32 个），复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 /弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 7） ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（ RxD/,TxD/）直接下载 用户程序，数秒即可完成一片。 8） 具有 EEPROM 功能。 9） 具有看门狗功能。 10） 共 3 个 16 位定时器 /计数器。 即定时器 T0、 T T2。 11） 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。 ： 多功能计算器的设计与实现 10 12） 通用异步串行口（ UART），还可用定时器软件实现多个 UART。 13） 工作温度范围： 40～ +85℃ （工业级） /0～ 75℃ （商业级）。 14） PDIP 封装。 STC89C52 单片机的引脚及功能 引脚说明如图 22。 图 41 STC89C52 引脚说明 Figure 41 STC89C52 pi。