毕业设计-基于at89c51单片机的电子计算器设计

毕业设计-基于at89c51单片机的电子计算器设计内容摘要：

4 5 6 7 8 9 + / = 点 西安工程大学本科毕业设计（论文） 7 LCD 显示模块设计 LCD1602，工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符（ 16 列 2 行），故简称 1602。 1602LCD 液晶具有功耗低、显示内容丰富、清晰，显示信息量大，显示速度较快，界面友好等而得到广泛应用，因此使用 1602 液晶显示屏，可以方便的显示多种字符，特别适用于单片机计算器的双行显示。 液晶显示模块的设计： 图 22液晶显示 清零、音乐开关、开方和多 次方运算功能模块 设计 本设计要求在任何时候按下 AC清零键，都必须退出当前操作，数据清零，准备下一次的运算，故应采用独立键盘产生下降沿输入给单片机外部中断处理。 对于声音开关按键，由于要求随时关闭或打开声音提示，本设计也采用独立按键产生下降沿输入给单片机的外部中断处理。 而开方或多次方运算，则可与矩阵键盘一起检测，也当做一个运算符处理。 具体功能按键设计如下图： 西安工程大学本科毕业设计（论文） 8 图 23功能按键设 图中， AC 为清零按键、 KeyBeep 为声音开关按键、 KeySqrt 为开方按键、KeyPow 为多次方按键。 电源模块 设计 由于 AT89S52 和 LCD1602 都是采用 5V 供电，而且其他模块功能也采用 5V 电平，本系统采用 LM7805 作为稳压芯片，经过初级和次级的电容滤波，最终得到稳定的 5V 电压供给系统使用。 图 24电源 主控模块设计 西安工程大学本科毕业设计（论文） 9 MSC51 芯片简介 MCS51 单片机内部结构 : 图 25单片机内部结构图 8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。 其 复位电路图如下： 图 26复位电路 AT89S52 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 DIP 封装 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储 器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 西安工程大学本科毕业设计（论文） 10 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 的最大优点是可以在线编程，在调试程序的时候，可直接带电烧录程序，烧录完成即可自动复位运行，非常适合调试程序。 而且 AT89S52 可编程一千多次以上，的确是一种价格低廉的开发芯片。 单片机的最小系统设计： 图 27最小系统 西安工程大学本科毕业设计（论文） 11 第 3 章 软件设计 显示程序设计 LCD1602 在上电以后，应该先等待 50 毫秒左右，让其内部芯片初始化后再对其进行操作。 在对其操作时，应参考其时序图，先把命令写入其内部寄存器设置它的工作方式和状态。 要显示数据的时候，先设置好显示坐标，再往里面写入要显示的ASCII 码， LCD 则通过刷新和替换来显示新的数据。 其程序流程图如下图所示： 图 31显示程序流程图 其程序位于后面附录 键扫程序设计 由于矩阵键盘采用 4行 4列的结构，每一行每一列各对应一个 I/O口，故程序应 开始 初始化 设置坐标 发送 ASII 显示数据 西安工程大学本科毕业设计（论文） 12 该逐行查询，一旦查询到有某一行的按键被按下了，则根据读取到的 I/O 总线口的数据即可查询到是哪一列的按键被按下了，最后对应行列返回一个按键值回主函数。 其程序流程图如下： 否 否 否 否 图 32 矩阵键盘程序流程图 其程序位于后面附录 开始 按键赋初值 第一行有键按下。 第二行有键按下。 第三行有键按下。 第四行有键按下。 判断是哪一列的按键 返回按键初始值 返回行列对应的按键值 结束 西安工程大学本科毕业设计（论文） 13 清零程序设计 根据系统要求以及硬件结构， AC 按键直接接入单片机外部中段 0，则程序应使用中断来清除各数据存储变量达到清零的目的，并把清零标志位至 1，在主程序中不断查询标 志位，若为 1，则清零后。 其程序框图如下图： 图 33清零程序流程图 其程序如下： /***清零中断程序 ******/ void EX0_int() interrupt 0 { if(beepflag==1) //若开声音则每一次按键均鸣叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } 中断 0 入口 LCD 清屏显示0 各数据存储清零 清零标志位置 1 返回主程序 西安工程大学本科毕业设计（论文） 14 lcdwrite_(0x01)。 //显示清屏 lcd_setxy(0,0)。 lcdwrite_data(39。 039。 )。 lcd_setxy(0,0)。 num=39。 N39。 //数字初始化 keynum1=0,keynum2=0,sign=0。 ans1=0,ans2=0,ans=0,point=0。 conflag=0,newcalc=0。 ac=1。 } 声音开关程序设计 根据要求，声音开关使用外部中断 1 来处理，当按下声音开关时，触发单片机进入外部中断 1，在中断程序里，通过对声音开关标志位取反，在按键扫描过程中，加入对声音标志位的判断，若为 1，则发出声音，即 可实现声音提示功能。 其程序框图如下图： 否 图 34声音开关程序流程图 中断 1 入口 声音标注位取反 声音标志位为 1。 开声音提示 返回主程序 西安工程大学本科毕业设计（论文） 15 其程序如下： /***声音中断程序 ******/ void EX1_int() interrupt 2 { beepflag=~beepflag。 if(beepflag==1) //若开声音则每一次按键均鸣叫 { beep=0。 delayms(100)。 beep=1。 } } 总体设计 整体程序包括：电子计算器 .C、 和 本系统采用大小循环嵌套方式的软件设计思想，大循环则一直在运行，使计算器一直处于工作状态，并不断扫描按键，小循环用于识别数字是否输入完，一旦检测到输入的是运算符，则转换输入数值并储存起来，最后按下等于号以后则根据运算符计算两个数值的大小，并通过 LCD 显示。 软件系统总框图如下： 西安工程大学本科毕业设计（论文） 16 是 是 否 是 是 是 否 是 否 图 35 总程序流程图 其程序位于后面附录 开始 初始化 有按键按下。 键盘扫描 返回值为09。 计算第一次输入的数值大小 键盘扫描 LCD 显示 计算第二次输入的数值大小 运算计算结果 返回值为09。 继续有按键被按下。 有按键按下。 按键值为09。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 17 第 4 章 系统仿真及原理图 Proteus 仿真 系统仿真图见下图： 图 41系统仿真图 西安工程大学本科毕业设计（论文） 18 图 42加法运算 图 43减法运算 西安工程大学本科毕业设计（论文） 19 图 44乘法运算 图 45除法运算 西安工程大学本科毕业设计（论文） 20 图 46开根号运算 图 47幂运算 西安工程大学本科毕业设计（论文） 21 图 48错误提示 1 图 49错误提示 2 西安工程大学本科毕业设计（论文） 22 Protel 原理图 系统原理图见下图： 图 410系统原理图 西安工程大学本科毕业设计（论文） 23 第 5 章 系统调试 问题与分析 硬件常见故障 逻辑错误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。 这类错误包括错线、开路、短路等。 元器件失效：有两方面的原因：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是组装错误造成元件失效，如电解电容、集成电路安装方向错误等。 可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系 统可靠性差。 电源故障：若样机由电源故障，则加电后很容易造成器件损坏。 电源故障包括电压值不符合设计要求，电源引线和插座不对，功率不足，负载能力差。