基于单片机的简易计算器的设计
基于单片机的简易计算器的设计[20200410141009]
摘 要
近些年单片机技术的发展较快，单片机的应用遍布各领域。计算器便是其中一个很成功的应用。计算器是由运算器、存储器、控制器、显示器、键盘和电源等组成的。其使用方便，性价比高。
目前，社会的各大行业拥都有它的身影，人们的日常生活也都离不开它。所以设计一款简单而实用的计算器具有比较大的意义。
本次设计的主旨是对单片机理论知识的进一步理解，对单片机实际运用与设计能力的进一步加强，对自己分析解决问题能力的进一步提高。
本次设计是以STC89C52单片机为核心的简易计算器设计，输入选择了4×4的矩阵键盘，该设计能够进行简单的加、减、乘、除运算，通过LCD1602显示其运算结果。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:计算器STC89C52矩阵键盘LCD1602
目 录
1. 引言 1
1.1 研究现状 1
1.1.1 单片机的发展现状 1
1.1.2 计算器的发展现状 1
1.2 设计内容 2
1.2.1 设计的目的 2
1.3 方案论证 3
1.3.1 方案设想 3
1.3.2 方案选择 3
2. 系统硬件设计 4
2.1系统组成 4
2.1.1 系统总体框架图 4
2.1.2 STC89C52芯片介绍 5
2.2最小系统设计 7
2.2.1 晶振电路设计 7
2.2.2 复位电路设计 9
2.2.3 电源电路设计 9
2.3键盘电路设计 10
2.4 LCD1602液晶显电路设计 12
2.5声音电路设计 15
3. 系统软件设计 17
3.1主程序设计 17
3.2键盘扫描程序设计 19
3.3数据处理程序设计 22
3.4显示模块程序设计 27
4.系统调试与仿真 31
4.1软件调试 31
4.1.1 keil软件调试 31
4.1.2 proteus软件调试 32
4.2硬件调试 34
4.2.2 实物展示 35
4.2.3 工作状态展示 37
结语 40
参考文献 41
致谢 42
附录1：硬件实物图 43
附录2：系统程序清单 44
1. 引言
1.1 研究现状
随着社会不断的发展，科技的一日千里，微电子技术的发展蒸蒸日上。如今的生产生活几乎跟电子产品密不可分了，计算器便是我们非常熟悉的电子产品之一了，它为用户提供了方便快捷的算数功能以提高人们的工作效率。
1.1.1 单片机的发展现状
现如今已是信息化时代，社会的飞快发展和信息技术革命不断的深入使得现代科技也跟着迅猛向前，因为其体积小，功耗低两个有利特性，单片机的应用遍布在社会的每一个角落，导航装置、各类仪表，汽车安全装置、各类家电、计算机网络通讯等都与单片机密切相关，几乎不可能找到没有单片机的领域。
单片机的发展蒸蒸日上，其功能也在日渐完善，当前在国内还是以8051系列单片机为主要份额。单片机的集成资源越来越丰富，开发也越发简单，同时系统也变得更加稳定。单片机拥有强大的抗干扰功能，使得它更加符合工业控制领域的标准，拥有良好的市场环境。单片机还提供在线编程能力，其有两种在线编程方式，分别为ISP和IAP，各有其特点，加快了产品的研发，让其能更快的投入市场。单片机的在线仿真也变得容易起来，它加快了开发的时间，降低的开发的难度，可谓方便快捷。
1.1.2 计算器的发展现状
计算器大多由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和部分可选择的外围设备以及电子配件经过人工或者机器设备构成。低级的计算器运算器和控制器是通过数字逻辑电路来完成简易的串行运算，它的随机存储器只有一、二个单元，供累加存储使用。高级的计算器是通过微处理器跟只读存储器来完成多种复杂的操作程序，拥有很多的随机存储单元来存放输入程序跟数据。计算器的键盘作为输入部分，大多使用接触式或者传感式。为缩短计算器的尺寸，一个按键通常有多种功能。计算器的输出部件是显示器，具有发光二极管和液晶显示器等。除了显示运算结果之外，还会有溢出指示和错误指示等。计算器所使用的电源是交流转换器或者电池，电池能够用交流转换器或是太阳能转换器再次充电。为了节约用电，计算器大多会采取CMOS工艺制作的大规模集成电路，同时在内部装有定时不操作就会自动断电的电路。计算器能够采用的周边配件通常有小型打印机、盒式磁带机跟磁卡机等。??
计算器这个简易的程序机器其实是从计算机中分离出来的衍生品，但因为其快捷便利的操作方式，早已被广泛的应用在工程、学习、商业等日常生活中，为人们的日常生活提供了便捷。
1.2 设计内容
本次设计选取单片机编程的方法来完成简易计算器的开发。根据本设计的要求，要通过编写相应的程序来实现计算器的四则运算，然后将所写的程序装入单片机的程序储存器中。在本次课题设计中，主要有以下几方面内容：
1）简要叙述单片机发展的背景和意义；
2）掌握STC89C52的引脚图及外围扩展电路的设计方法；
3）了解LCD1602液晶显示和4*4矩阵键盘电路；
4）选择适合的元件完成硬件电路的设计；
5）用protues软件完成电路图的绘制；
6）按照电路图焊接好元件；
7）编写单片机程序，对单片机进行调试。
1.2.1 设计的目的
本设计的主要目的是通过对本课题的研究实践，加强自己对单片机理论方面的认识，加强自己对单片机编程的熟练程度，加强自己对生活中实际运用单片机的能力。还有通过本次课题设计，让自己学会独立思考问题，处理问题的能力，为将来自己可能从事这一方面的工作积累一些实际操作的经验，为单片机开发运用打下一定的基础。
1.3 方案论证
我花了一个礼拜的时间对本次课程设计进行构思，对可行的方案进行了比较和论证，得出了各自的优缺点，具体流程如下：
1.3.1 方案设想
首先是方案的设想，对于这次课题的设计，通过大量的查阅资料，我一共产生了两种设想，各有其特点。
第一种是基于52单片机的简易计算器，这种方法通过52单片机作为核心，由最小系统、键盘电路、LCD液晶显示电路以及声音电路构成。
第二种是由可编程逻辑器件即FPGA实现的计算器。FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件，这种设计是由编码电路、译码电路、键盘电路、显示电路等外围辅助电路组成。
1.3.2 方案选择
接下来是方案的选择，以上两种设计都有其特点，都能实现本次课题要求的任务，但基于实际操作可行性我得出了以下的结论：
对于第一种方案，是我们比较熟悉的单片机类型，平时接触的也比较多，且其成本便宜、操作简单、使用方便、容易进行功能的扩展，比较符合我的要求，可操作性较高。
对于第二种方案，虽然其比较直观、设计思路较为清晰、各电路模块分的比较清楚，但其成本较高、元器件不容易采购，对于一个简单的实现四则运算的计算器来说，使用FPGA过于浪费，且对于SRAM编程也不熟悉。
所以通过各方面的比较，我选择了第一种方案即基于52单片机的简易计算器设计。
2. 系统硬件设计
2.1 系统组成
本次课程设计的系统主要由4个模块组成，分别为最小系统、键盘电路、LCD显示电路和声音电路，其中最小系统由电源电路、复位电路与晶振电路组成，
2.1.1 系统总体框架图
系统的总体框架如图2.1所示：
图2.1计算器系统框架图
2.1.2 STC89C52芯片介绍
STC89C52是STC公司开发出的一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，拥有 8K 在系统可编程的Flash存储器。STC89C52拥有典型的MCS-51内核，但在上面进行了许多的改良从而让芯片拥有传统51单片机存在的一些功能。在单芯片上面，具有灵巧的8 位CPU 与在系统可编程的Flash，从而使得STC89C52能为广大的嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
摘 要
近些年单片机技术的发展较快，单片机的应用遍布各领域。计算器便是其中一个很成功的应用。计算器是由运算器、存储器、控制器、显示器、键盘和电源等组成的。其使用方便，性价比高。
目前，社会的各大行业拥都有它的身影，人们的日常生活也都离不开它。所以设计一款简单而实用的计算器具有比较大的意义。
本次设计的主旨是对单片机理论知识的进一步理解，对单片机实际运用与设计能力的进一步加强，对自己分析解决问题能力的进一步提高。
本次设计是以STC89C52单片机为核心的简易计算器设计，输入选择了4×4的矩阵键盘，该设计能够进行简单的加、减、乘、除运算，通过LCD1602显示其运算结果。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:计算器STC89C52矩阵键盘LCD1602
目 录
1. 引言 1
1.1 研究现状 1
1.1.1 单片机的发展现状 1
1.1.2 计算器的发展现状 1
1.2 设计内容 2
1.2.1 设计的目的 2
1.3 方案论证 3
1.3.1 方案设想 3
1.3.2 方案选择 3
2. 系统硬件设计 4
2.1系统组成 4
2.1.1 系统总体框架图 4
2.1.2 STC89C52芯片介绍 5
2.2最小系统设计 7
2.2.1 晶振电路设计 7
2.2.2 复位电路设计 9
2.2.3 电源电路设计 9
2.3键盘电路设计 10
2.4 LCD1602液晶显电路设计 12
2.5声音电路设计 15
3. 系统软件设计 17
3.1主程序设计 17
3.2键盘扫描程序设计 19
3.3数据处理程序设计 22
3.4显示模块程序设计 27
4.系统调试与仿真 31
4.1软件调试 31
4.1.1 keil软件调试 31
4.1.2 proteus软件调试 32
4.2硬件调试 34
4.2.2 实物展示 35
4.2.3 工作状态展示 37
结语 40
参考文献 41
致谢 42
附录1：硬件实物图 43
附录2：系统程序清单 44
1. 引言
1.1 研究现状
随着社会不断的发展，科技的一日千里，微电子技术的发展蒸蒸日上。如今的生产生活几乎跟电子产品密不可分了，计算器便是我们非常熟悉的电子产品之一了，它为用户提供了方便快捷的算数功能以提高人们的工作效率。
1.1.1 单片机的发展现状
现如今已是信息化时代，社会的飞快发展和信息技术革命不断的深入使得现代科技也跟着迅猛向前，因为其体积小，功耗低两个有利特性，单片机的应用遍布在社会的每一个角落，导航装置、各类仪表，汽车安全装置、各类家电、计算机网络通讯等都与单片机密切相关，几乎不可能找到没有单片机的领域。
单片机的发展蒸蒸日上，其功能也在日渐完善，当前在国内还是以8051系列单片机为主要份额。单片机的集成资源越来越丰富，开发也越发简单，同时系统也变得更加稳定。单片机拥有强大的抗干扰功能，使得它更加符合工业控制领域的标准，拥有良好的市场环境。单片机还提供在线编程能力，其有两种在线编程方式，分别为ISP和IAP，各有其特点，加快了产品的研发，让其能更快的投入市场。单片机的在线仿真也变得容易起来，它加快了开发的时间，降低的开发的难度，可谓方便快捷。
1.1.2 计算器的发展现状
计算器大多由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和部分可选择的外围设备以及电子配件经过人工或者机器设备构成。低级的计算器运算器和控制器是通过数字逻辑电路来完成简易的串行运算，它的随机存储器只有一、二个单元，供累加存储使用。高级的计算器是通过微处理器跟只读存储器来完成多种复杂的操作程序，拥有很多的随机存储单元来存放输入程序跟数据。计算器的键盘作为输入部分，大多使用接触式或者传感式。为缩短计算器的尺寸，一个按键通常有多种功能。计算器的输出部件是显示器，具有发光二极管和液晶显示器等。除了显示运算结果之外，还会有溢出指示和错误指示等。计算器所使用的电源是交流转换器或者电池，电池能够用交流转换器或是太阳能转换器再次充电。为了节约用电，计算器大多会采取CMOS工艺制作的大规模集成电路，同时在内部装有定时不操作就会自动断电的电路。计算器能够采用的周边配件通常有小型打印机、盒式磁带机跟磁卡机等。??
计算器这个简易的程序机器其实是从计算机中分离出来的衍生品，但因为其快捷便利的操作方式，早已被广泛的应用在工程、学习、商业等日常生活中，为人们的日常生活提供了便捷。
1.2 设计内容
本次设计选取单片机编程的方法来完成简易计算器的开发。根据本设计的要求，要通过编写相应的程序来实现计算器的四则运算，然后将所写的程序装入单片机的程序储存器中。在本次课题设计中，主要有以下几方面内容：
1）简要叙述单片机发展的背景和意义；
2）掌握STC89C52的引脚图及外围扩展电路的设计方法；
3）了解LCD1602液晶显示和4*4矩阵键盘电路；
4）选择适合的元件完成硬件电路的设计；
5）用protues软件完成电路图的绘制；
6）按照电路图焊接好元件；
7）编写单片机程序，对单片机进行调试。
1.2.1 设计的目的
本设计的主要目的是通过对本课题的研究实践，加强自己对单片机理论方面的认识，加强自己对单片机编程的熟练程度，加强自己对生活中实际运用单片机的能力。还有通过本次课题设计，让自己学会独立思考问题，处理问题的能力，为将来自己可能从事这一方面的工作积累一些实际操作的经验，为单片机开发运用打下一定的基础。
1.3 方案论证
我花了一个礼拜的时间对本次课程设计进行构思，对可行的方案进行了比较和论证，得出了各自的优缺点，具体流程如下：
1.3.1 方案设想
首先是方案的设想，对于这次课题的设计，通过大量的查阅资料，我一共产生了两种设想，各有其特点。
第一种是基于52单片机的简易计算器，这种方法通过52单片机作为核心，由最小系统、键盘电路、LCD液晶显示电路以及声音电路构成。
第二种是由可编程逻辑器件即FPGA实现的计算器。FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件，这种设计是由编码电路、译码电路、键盘电路、显示电路等外围辅助电路组成。
1.3.2 方案选择
接下来是方案的选择，以上两种设计都有其特点，都能实现本次课题要求的任务，但基于实际操作可行性我得出了以下的结论：
对于第一种方案，是我们比较熟悉的单片机类型，平时接触的也比较多，且其成本便宜、操作简单、使用方便、容易进行功能的扩展，比较符合我的要求，可操作性较高。
对于第二种方案，虽然其比较直观、设计思路较为清晰、各电路模块分的比较清楚，但其成本较高、元器件不容易采购，对于一个简单的实现四则运算的计算器来说，使用FPGA过于浪费，且对于SRAM编程也不熟悉。
所以通过各方面的比较，我选择了第一种方案即基于52单片机的简易计算器设计。
2. 系统硬件设计
2.1 系统组成
本次课程设计的系统主要由4个模块组成，分别为最小系统、键盘电路、LCD显示电路和声音电路，其中最小系统由电源电路、复位电路与晶振电路组成，
2.1.1 系统总体框架图
系统的总体框架如图2.1所示：
图2.1计算器系统框架图
2.1.2 STC89C52芯片介绍
STC89C52是STC公司开发出的一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，拥有 8K 在系统可编程的Flash存储器。STC89C52拥有典型的MCS-51内核，但在上面进行了许多的改良从而让芯片拥有传统51单片机存在的一些功能。在单芯片上面，具有灵巧的8 位CPU 与在系统可编程的Flash，从而使得STC89C52能为广大的嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4206.html
