畢業(yè)論文--基于51單片機簡易計算器的設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題 目：基于51單片機簡易計算器的設計</p><p>　　院 （系）：物理與電子工程學院 </p><p>　　專 業(yè)：應用物理學 </p><p>　　2014年11月5日</p><p

2、><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………1</p><p>　　關鍵字 ………………………………………………………………………1</p><p>　　引言 …………………………………………………………………………1</p><p>　　單片機及其

3、應用 ………………………………………………………2</p><p>　　1.1 單片機介紹 ………………………………………………………2</p><p>　　1.2 單片機應用 …………………………………………………………2</p><p>　　1.3 AT89C51單片機 …… ………………………………………………3</p><p>　　L

4、CD1602和74LS08的工作理 …………………………………………7</p><p>　　2.1 選取LCD1602 ………………………………………………………</p><p>　　2.2 LCD1602的功能和指令現(xiàn)…………………………………………………</p><p>　　2.3 74LS08的功能…………………………………………</p><

5、;p>　　系統(tǒng)實現(xiàn)模塊框架……………………………………………………………</p><p>　　3.1 硬件設計電路框圖………………………………………………………</p><p>　　3.2 實現(xiàn)原理框圖……………………………………………………………</p><p>　　硬件設計及仿真……………………………………………………………</p><

6、p>　　4.1 晶振、復位電路的設計…………………………………………………</p><p>　　4.2 按鍵電路的設計………………………………………………</p><p>　　4.3 LCD1602顯示電路的設計…………………………………………</p><p>　　軟件設計……………………………………………………………</p><p>

7、　　總結(jié)……………………………………………………………</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………</p><p>　　附件……………………………………………………………</p><p>　　摘要：簡易計算器在人們的生活中應用極為廣泛，由于它主要進行一些簡單的運算，適用性強，并且方便攜帶，所以在許多的地方都必不可缺，比如在辦公，交易等

8、等。本系統(tǒng)主要介紹計算器實現(xiàn)簡易計算的這個詳細的過程，它的電路是以AT89C51單片機作為核心器件的，并且它的功耗低，能再3V的低壓下工作，有時也可按照要求提升一定的電壓。它的硬件部分主要由AT89C51單片機、按鍵、LCD1602顯示屏、指示燈系統(tǒng)等部分構成。軟件部分，是在Keil平臺用C語言編寫程序，包括運算、復位、延時、計算等。其次電路的設計會再proteus上面進行仿真，以保障硬件電路的正確。</p><p&

9、gt;　　關鍵字：AT89C51單片機；LCD1602顯示屏；74LS08；按鍵；C語言。</p><p>　　引言：計算器是日常學習和生活中的好幫手， 比如對工科的學生來說，常常要用到基本的 +，-，* ，/ 運算，備有一個科學計算器在手邊，可以把繁瑣的計算迅速解決，對學習事半功倍。單片機是一種集成的電路芯片，它是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU，存儲器（RAM、ROM），多種I/O

10、口和中斷系統(tǒng)，定時器/計時器等功能集成到一塊半導體芯片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。本設計要制作的就是單片機于生活中最為常見的一種應用——簡易計算器。本簡易計算器AT89C51單片機作為核心，可以顯示簡易的計算，簡易計算器顯示電路由LCD1602組成,硬件方面AT89C51單片機，晶振，按鍵， LCD1602顯示屏。</p><p><b>　　1、單片機及其應用</b></p&g

11、t;<p>　　1.1 單片機介紹</p><p>　　單片機，全稱單片微型計算機，又稱微控制器，是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。它在硬、軟件系統(tǒng)和I/O口接口控制方面的能力都有獨特之處，它在組成、邏輯功能上也是具有了微機系統(tǒng)的基本條件的。但是，它畢竟是單片機，它的許多功能還得靠外接輸入/輸出設備來實現(xiàn)，這樣才能構成實用的單片機應用系

12、統(tǒng)。舊的單片機的定義已不能滿足，所以在很多應用場合被稱為范圍更廣的微控制器。</p><p>　　單片機是靠執(zhí)行程序來運行的，并且可以隨著要求修改一些程序，已達到實現(xiàn)不同的功能，尤其是一些比較特殊的獨特的功能，如果用別的器件這樣的功能，就會需要更多的力氣才能完成，有的甚至是無法做到的，這就更不用說它的成本以及商業(yè)價值了。所以用單片機以后，這些功能幾乎都可以通過單片機很容易就實現(xiàn)。</p><p

13、><b>　　1.2 單片機應用</b></p><p>　　目前，單片機已經(jīng)以各種不同的方式融入我們的生活，大到科學研究，小到生活中的小機器，并且在許許多多的領域都是不可或缺的，像現(xiàn)在的各種智能的IC卡，醫(yī)療機器上面的的智能檢測，汽車、飛機等交通工具的智能導航系統(tǒng)，包括上面的錄音機、視頻攝像機都離不開單片機，更不用說一切自動的家用電器和一些智能機器了。所以，學習單片機的開發(fā)和應用是電

14、子信息自動化時代必不可少的。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、專用設備的智能化管理及過程控制等領域。，大致可分如下幾個范疇： </p><p>　　（1）在自動化和實時測控中的應用 </p><p>　?。?）計算機網(wǎng)絡通信和智能儀器設備領域中的應用</p><p>　　（3）在交通設備領域和航天航空中的應用 </p><p>　

15、　同時，單片機在嵌入式系統(tǒng)應用領域中也有著重要的地位。</p><p>　　1.3 AT89C51單片機 </p><p>　　51單片機是單片機中的一個子系列，AT98C51也只是其中的一種,AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程、可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位的單片機。它的主要功能部件包括：</p><p>　?。?）8位的CPU。</p

16、><p><b>　　片內(nèi)振蕩器。</b></p><p>　　128字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　4KB的片內(nèi)程序存儲器。</p><p>　　尋址范圍為64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。</p><p>　　21個字節(jié)的專用寄存器。</p><p>　　4

17、個8位的并行I/O口。</p><p>　　一個全雙工的串行口。</p><p>　　2個16位的定時/計數(shù)器。</p><p>　　5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級。</p><p>　　111條指令，具有位尋址功能。</p><p>　　片內(nèi)采用單總線結(jié)構。</p><p><b>　　

18、引腳的介紹：</b></p><p>　　P0口（P0.0~P0.7）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口。第二功能是訪問外部存儲器時，它分時作為低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)線。當P0口作為普通輸入口時，應先向口鎖存器寫“1”。 </p><p>　　P1口（P1.0~P1.7）P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口管腳寫入‘1’后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸

19、入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。</p><p>　　P2（P2.0~P2.7）口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，當P2口被寫‘1’時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址‘1’時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存

20、器的內(nèi)容。</p><p>　　P3（P3.0~P3.7）口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口。當P3口寫入‘1’后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口（第二功能），如下表所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p>

21、<p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /

22、RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2、LCD1602的工作原理</p><

23、;p>　　2.1選取LCD1602和原理</p><p>　　LCD是1968年之后發(fā)展起來的一種光電顯示元件，它最大的優(yōu)點就是耗能特別低，這是其他顯示器件不可以比擬的。它的工作電壓在1.5V-6V，功耗小，壽命長與500000小時，響應速度在10-200ms，并且工作溫度也很廣，在-20℃到+85℃。在本次設計中，我選的LCD1602顯示屏，主要是它是一個成品，這樣對我的設計的穩(wěn)定性有一定的保障。本身的L

24、CD是不發(fā)光，是由于給它施加電壓之后，造成的電場是LCD里的TN型液晶體排列發(fā)生改變，而形成不透光的部分從而看上去是顯示黑色[1]。</p><p>　　2.2 LCD1602 功能和指令實現(xiàn)</p><p>　　本次LCD1602與單片機連接。接口引腳及功能如下：</p><p>　　BLK:背光源負極，接地；</p><p>　　BLA：

25、背光源正極，接+5V；</p><p>　　V0:液晶顯示的偏壓信號，通過電位器W1調(diào)節(jié)，1602的偏壓解決0V;</p><p>　　RS：接P1.2，決定傳輸類型是數(shù)據(jù)或命令，1-表示數(shù)據(jù)，0-表示命令；</p><p>　　R/W:接P1.6，讀/寫控制，1-表示讀，0-表示些；</p><p>　　E:接P1.3，使能端，高電平有效；

26、</p><p>　　DB0~DB7：數(shù)據(jù)端，連接P0口。</p><p>　　2.3 74 LS08的功能</p><p>　　74LS08的額定電源電壓為5V，最大可以在5.25V的電壓下工作，輸入低電平電壓0.8V，低電平電流輸出為8mA,高電平電壓輸出-400uA。</p><p><b>　　引腳、邏輯圖</b&g

27、t;</p><p>　　功能真值表 </p><p><b>　　L=低電平</b></p><p><b>　　H=高電平</b></p><p><b>　　系統(tǒng)實現(xiàn)模塊框架</b></p><p>　　3.1 硬件設計電路框圖<

28、/p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　3.2 實現(xiàn)原理框圖</p><p><b>　　原理框圖</b></p><p><b>　　4、硬件設計及仿真</b></p><p>　　電路的設計我會在proteus軟件上面進行多次仿真

29、和改進，這樣會省掉在制作的過程中一些不必要的返工。</p><p>　　4.1晶振、復位電路的設計</p><p>　　晶振的頻率得以單片機內(nèi)部頻率一樣，并且要合適，這里我就用12MHz的晶振頻率。</p><p>　　4.2按鍵電路的設計</p><p>　　在按鍵電路中,按鍵控制直接接在P1口，由于只是簡易計算就是4*4按鍵。</p

30、><p>　　4.3 LCD1602顯示電路的連接</p><p>　　在這之前得檢測LCD是否能正常顯示，然后，引腳之間的連接得保障不要接錯或者接反。</p><p>　　5、軟件設計 程序植入及調(diào)試（排除隱患）</p><p>　　本次設計是用C語言編寫程序，主要的程序模塊有按鍵編程，延時（中斷）編程，計算編程（+，-，*，/）和LCD16

31、02的顯示編程。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]姚金生 ，《元器件》（第三版）。北京:電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[2]譚浩強，C程序設計（第二版）[M].北京：清華大學出版社,200.</

32、p><p>　　[3]董少明，《單片機原理與應用技術》，北京理工大學出版社，2009.</p><p><b>　　[4]</b></p><p><b>　　[5]</b></p><p><b>　　附件</b></p><p><b>　　附