51单片机计算器的应用
引言 1
一、方案论证 2
(一) 芯片 2
(二) 输入模块 2
(三) 显示模块 2
二、 计算器硬件设计 3
(一) 系统组成及硬件框图 3
(二) 元器件简介 3
三、计算器设计原理分析 10
(一) 设计方案一 10
(二) 计算器原理图 10
四、计算器实际运行效果图 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
单片机是一种集成电路。把中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、计数器/定时器集成到一块硅片上从而组成一个小型的微型计算机系统的集成电路芯片。随着时代的发展，从一开始的4位、8位单片机发展到如今的300M高速单片机，并且被广泛应用于工业控制领域。[2]
现在，人们与计算器以及密不可分了，它会在社会的各个地方出现，比如商店、工厂、学校等，但有时因为带一下比较复杂的计算器太麻烦了，所以一款简单的计算器会有很大的社会价值。[3]
对于字符液晶显示模块的工作原理方式要有一定的了解，并会使用LCD显示计算的结果。掌握驱动程序模块，学习设计的液晶显示器与单片机的接口电路，单片机驱动液晶显示器和操作模块的使用。[4]
分析内部结构，进行软件和调试。了解如何使用和它的基础设计有简单的硬件电路和软件程序，四则运算的能力。
一、 方案论证
(一) 芯片
STC89C52是由STC公司生产出来的的一种存储器。STC89C52使用的是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
经典MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机所不具备的实用的功能。对于单芯片,8位CPU的系统内可编程Flash，在STC89C52提供解决方案的高灵活，对于大多数嵌入式控制应用超级有用。 它的标准功能有以下几种： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM、MAX810复位电路，3个16位定时器 /计数器， 4个外部中断，一个7级的中断向量结构。相对于传统的51 5向量中断结构水平2兼容。相对于传统的51 5向量中断结构水平2兼容。二是断电保护， RAM内容被保存，振荡器被冻结，所有的工作停止了供应链管理，直到下一个中断或硬件复位。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
(二) 输入模块
应用矩阵式键盘作为输入模块，矩阵式按键输入模块，这样虽然会让电路和软件变得复杂，但是当按键越来越多的时候，就会越节约I/O口，这样能够节约资源。如图1-1所示：
图1-1 矩阵键盘输入模块
(三) 显示模块
本设计中使用的是LCD1602液晶显示屏作为显示模块，虽然价格比LED贵，但是LED在硬件设计电路中可能会因为线太多、线路复杂而变得繁琐。所以选择LCD1062液晶显示屏。[5]
二、 计算器硬件设计
(一) 系统的组成和硬件的框图，如图2-1
图2-1 系统组成及硬件框图
(二) 元器件的简介
1. STC89C52所具有的的特点
1)主要性能：
（1）可与单片机的产品和在系统可编程闪存兼容字节
（2）擦写周期为1000次
（3）全静态操作要求是0Hz-33Hz
（4）三级加密程序存储器
（5）32个可编程的I/O口线、3个16位定时器/计数器、8个中断源
（6）全双工UART串行通信
2)特性：8K字节程序存储空间，512字节数据存储空间，内带2K字节EEPROM存储空间，可直接使用串口下载。[6]
3)引脚功能
如图2-2是单片机STC89C52为40引脚芯片
图2-2 STC89C52
VCC（40引脚）：电源电压
VSS（20引脚）：接地
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0是一个8位双向I /O输出开漏漏口。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1是8位双向I / O口入的内阻。
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2是8位双向I / O和内部上拉电阻的端口。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是8位双向I / O和内部上拉电阻的端口。P3输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流模式） 4个TTL输入。当端口是由其内部上拉电阻将端口拉到高电位，然后他们可以被用来作为一个输入端口。P3被用作输入，因为他的内部上拉电阻，外部信号拉针将进入电流。
P3口除了作为一个通用的口，还有其他的备用功能，如表2-1下
表2-1 功能表
引脚号 复用功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 （外部中断0）
P3.3 （外部中断1）
P3.4 T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的外部输入）
P3.6 （外部数据存储器写选通）
P3.7 （外部数据存储器读选通）
RST（9引脚）：复位输入。当输入是有效的连续两个机器周期或更高，可以用来完成复位操作初始化单片机微控制器。
（29引脚）：当AT89C51从外部程序存储器执行代码，每个机器的周期会被两次使用，而在访问外部数据存储器的时候就不会出现这种情况。
/VPP（31引脚）：访问的控制信号是外部程序存储器。
XTAL1（19引脚）：输入到振荡器反相放大器和内部时钟发生电路。
XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。
2. LCD1602液晶显示屏
1) LCD1602的应用简介
1602是由多个的5 X7或5 X 11点阵的字符部件，谁可以显示一个字符的每个点阵字符，因此它不能成为一个好的图形显示（一个定制的确认通知，显示器不工作）。
1602LCD指的是内容的显示为16X2 ，可以显示两行，每行有16个字符液晶显示模块。
1602液晶模块内部的控制器接口电路如图2-3：
图2-3 LCD160216针插座
1602LCD的RAM地址映射及标准字库表
由于模块是一个慢显示器，所以在执行每一条指令必须确保模块繁忙的标志是低的，这意味着，忙，否则该命令失败。图2-4就是1602的内部显示地址。
图2-4 1602内部显示地址
谢辞
经过自己的不懈努力，我的毕业设计终于完成了。对此心里还有点小激动，当然这不是我一个人的成果，在此要感谢我的指导老师王月芹。她为我的毕业设计付出了许多时间，耽误了她本身许多的时间。回想三年的学习时间，在里我学到了许多知识，不光是书本上的还有生活中的。转眼间我的大学生活即将结束，回想之前的点点滴滴，心里感慨良多。有苦有乐，有喜有悲，从一个懵懂少年成为一个能够当但自己应该负的责任。
一、方案论证 2
(一) 芯片 2
(二) 输入模块 2
(三) 显示模块 2
二、 计算器硬件设计 3
(一) 系统组成及硬件框图 3
(二) 元器件简介 3
三、计算器设计原理分析 10
(一) 设计方案一 10
(二) 计算器原理图 10
四、计算器实际运行效果图 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
单片机
现在，人们与计算器以及密不可分了，它会在社会的各个地方出现，比如商店、工厂、学校等，但有时因为带一下比较复杂的计算器太麻烦了，所以一款简单的计算器会有很大的社会价值。[3]
对于字符液晶显示模块的工作原理方式要有一定的了解，并会使用LCD显示计算的结果。掌握驱动程序模块，学习设计的液晶显示器与单片机的接口电路，单片机驱动液晶显示器和操作模块的使用。[4]
分析内部结构，进行软件和调试。了解如何使用和它的基础设计有简单的硬件电路和软件程序，四则运算的能力。
一、 方案论证
(一) 芯片
STC89C52是由STC公司生产出来的的一种存储器。STC89C52使用的是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
经典MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机所不具备的实用的功能。对于单芯片,8位CPU的系统内可编程Flash，在STC89C52提供解决方案的高灵活，对于大多数嵌入式控制应用超级有用。 它的标准功能有以下几种： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器
(二) 输入模块
应用矩阵式键盘作为输入模块，矩阵式按键输入模块，这样虽然会让电路和软件变得复杂，但是当按键越来越多的时候，就会越节约I/O口，这样能够节约资源。如图1-1所示：
图1-1 矩阵键盘输入模块
(三) 显示模块
本设计中使用的是LCD1602液晶显示屏作为显示模块，虽然价格比LED贵，但是LED在硬件设计电路中可能会因为线太多、线路复杂而变得繁琐。所以选择LCD1062液晶显示屏。[5]
二、 计算器硬件设计
(一) 系统的组成和硬件的框图，如图2-1
图2-1 系统组成及硬件框图
(二) 元器件的简介
1. STC89C52所具有的的特点
1)主要性能：
（1）可与单片机的产品和在系统可编程闪存兼容字节
（2）擦写周期为1000次
（3）全静态操作要求是0Hz-33Hz
（4）三级加密程序存储器
（5）32个可编程的I/O口线、3个16位定时器/计数器、8个中断源
（6）全双工UART串行通信
2)特性：8K字节程序存储空间，512字节数据存储空间，内带2K字节EEPROM存储空间，可直接使用串口下载。[6]
3)引脚功能
如图2-2是单片机STC89C52为40引脚芯片
图2-2 STC89C52
VCC（40引脚）：电源电压
VSS（20引脚）：接地
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0是一个8位双向I /O输出开漏漏口。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1是8位双向I / O口入的内阻。
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2是8位双向I / O和内部上拉电阻的端口。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是8位双向I / O和内部上拉电阻的端口。P3输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流模式） 4个TTL输入。当端口是由其内部上拉电阻将端口拉到高电位，然后他们可以被用来作为一个输入端口。P3被用作输入，因为他的内部上拉电阻，外部信号拉针将进入电流。
P3口除了作为一个通用的口，还有其他的备用功能，如表2-1下
表2-1 功能表
引脚号 复用功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 （外部中断0）
P3.3 （外部中断1）
P3.4 T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的外部输入）
P3.6 （外部数据存储器写选通）
P3.7 （外部数据存储器读选通）
RST（9引脚）：复位输入。当输入是有效的连续两个机器周期或更高，可以用来完成复位操作初始化单片机微控制器。
（29引脚）：当AT89C51从外部程序存储器执行代码，每个机器的周期会被两次使用，而在访问外部数据存储器的时候就不会出现这种情况。
/VPP（31引脚）：访问的控制信号是外部程序存储器。
XTAL1（19引脚）：输入到振荡器反相放大器和内部时钟发生电路。
XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。
2. LCD1602液晶显示屏
1) LCD1602的应用简介
1602是由多个的5 X7或5 X 11点阵的字符部件，谁可以显示一个字符的每个点阵字符，因此它不能成为一个好的图形显示（一个定制的确认通知，显示器不工作）。
1602LCD指的是内容的显示为16X2 ，可以显示两行，每行有16个字符液晶显示模块。
1602液晶模块内部的控制器接口电路如图2-3：
图2-3 LCD160216针插座
1602LCD的RAM地址映射及标准字库表
由于模块是一个慢显示器，所以在执行每一条指令必须确保模块繁忙的标志是低的，这意味着，忙，否则该命令失败。图2-4就是1602的内部显示地址。
图2-4 1602内部显示地址
谢辞
经过自己的不懈努力，我的毕业设计终于完成了。对此心里还有点小激动，当然这不是我一个人的成果，在此要感谢我的指导老师王月芹。她为我的毕业设计付出了许多时间，耽误了她本身许多的时间。回想三年的学习时间，在里我学到了许多知识，不光是书本上的还有生活中的。转眼间我的大学生活即将结束，回想之前的点点滴滴，心里感慨良多。有苦有乐，有喜有悲，从一个懵懂少年成为一个能够当但自己应该负的责任。
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