基于51單片機的計算器和萬年歷設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　眾所周知單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路

2、轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。本設(shè)計要制作的就是單片機于生活中最為常見的幾種應(yīng)用——簡易計算器。本簡易計算器以AT89S52單片機作為核心，可以顯示簡易的計算和時間，時間可以人為設(shè)定；另外還可以顯示當(dāng)前的日歷，顯示格式為年（四位），月（兩位），日（兩位）。設(shè)置時間的位切換、設(shè)定數(shù)值、啟動定時器、切換日歷通過外部中斷來實現(xiàn)。簡易計算器不僅可以進行簡易的計算還可以顯示時間。簡易計算器顯示電路由L

3、CD1602組成， 制作該裝置的材料需要有軟硬件的支持，硬件方面AT89C51單片機，晶振，電源，液晶屏LCD1602。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計思路</b></p><p>　　1、本課題設(shè)計的是簡單的計算器，可以進行四則運算，為了得到較好的顯示效果，所以采用LCD顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果；</p><p>　　2、計算器部分：鍵盤包

4、括數(shù)字鍵(0-9)、符號鍵(+、-、*、/)、清除鍵(ON/C)和等號鍵(=)，故需要16個按鍵，設(shè)計中采用矩陣鍵盤；</p><p>　　3、時間顯示的部分，有年、月、日、時、分、秒、時間顯示和計算器控制鍵的分別設(shè)置，故需要8個獨立的按鍵；</p><p>　　3、執(zhí)行程序：開機顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過LCD顯示出來，當(dāng)鍵入+、-、*、/運算符，計算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存

5、儲，并等待再次鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會在LCD上輸出運算結(jié)果；</p><p>　　4、錯誤提示：當(dāng)單片機執(zhí)行程序中有錯誤時，會在LCD上顯示相應(yīng)的提示，如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計算器得到的結(jié)果大于計算器的顯示范圍時，計算器會在LCD上提示溢出；當(dāng)除數(shù)為0時，計算器會在LCD上提示錯誤，顯示“error”。</p><p>　　2 單片機及其應(yīng)用</p><p

6、>　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p><p>　　圖2.1 AT89S52</p><p>　　2.1 單片機

7、介紹</p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以

8、后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣</p><p>　　單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有

9、天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！</p><p>　　單片機的硬件特性：單片機集成度高。單片機包括CPU、4KB容量的ROM（8031 無）、128 B容量的RAM、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化。</p><p>　　2.2 單片機的應(yīng)用</p><p>

10、　　目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家

11、、工程師。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： </p><p>　?。?）在智能儀器儀表上的應(yīng)用 </p><p>　?。?）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 </p><p>　?。?）在家用電器中的應(yīng)用 </p><p>　?。?）在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 <

12、/p><p>　?。?）單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　?。?）在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 </p><p>　?。?）單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　　此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　2.3 AT89S52單片機&

13、lt;/p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。</p&

14、gt;<p>　　AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，3個16 位定時器/計數(shù)器，1個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍

15、結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p><b>　　主要性能：</b></p><p>　　1、與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容</p><p>　　2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器</p><p>　　3、1000次擦寫周期</p><p>　　4、全靜態(tài)操作

16、：0Hz～33Hz</p><p>　　5、三級加密程序存儲器</p><p>　　6、32個可編程I/O口線</p><p>　　7、三個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　8、八個中斷源</b></p><p>　　9、全雙工UART串行通道</p><p&g

17、t;　　10、低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　l1、掉電后中斷可喚醒</p><p><b>　　l2、看門狗定時器</b></p><p><b>　　l3、雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p><b>　　l4、掉電標(biāo)識符</b></p><p&

18、gt;　　圖2.2 AT89S52引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。</

19、p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash

20、編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p><b>　　引腳號第二功能</b></p><p>　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出</p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）</p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）

21、</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將

22、輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2

23、輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p><b>　　引腳號第二功能：</b></p><p>　　P

24、3.0 RXD（串行輸入）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出）</p><p>　　P3.2 INT0(外部中斷0)</p><p>　　P3.3 INT0(外部中斷0)</p><p>　　P3.4 T0（定時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（定時器1外部輸入）</p>

25、<p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。

26、 </p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在

27、每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。</p><p>　　當(dāng)AT89S52從外

28、部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。</p><p>　　EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)

29、部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　3 LCD1602的原理及其應(yīng)用</p><p>　　3.1 LCD1602的介紹</p><p>　　LCD1602已很普遍了，具體介紹我就不多說了，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此H

30、D44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。</p><p>　　3.2 LCD1602的引腳</p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.1所示:

31、</p><p>　　表3.1 LCD1602的引腳說明</p><p>　　表3.1：引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“

32、鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p

33、><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負極。</p><p>　　3.3 LCD1602的指令</p><p&

34、gt;　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 LCD1602的指令說明</p><p>　　表3.2：控制命令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼0

35、1H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控

36、制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字

37、符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p>

38、<p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　與HD44780相兼容的芯片時序表如下：</p><p>　　表3.3 LCD1602基本操作時序說明</p><p>　　3.4 LCD1602的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表</p><p>　　液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每

39、條指令之前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3.1是1602的內(nèi)部顯示地址。</p><p>　　圖3.1 LCD1602的內(nèi)部地址</p><p>　　例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒

40、定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。</p><p>　　在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字

41、符圖形，如表3.4所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。</p><p>　　表3.4 CGROM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系</p><p><b>　　4 整體設(shè)

42、計</b></p><p><b>　　4.1 設(shè)計方法</b></p><p>　　本電路設(shè)計采用AT89S52單片機為核心，利用晶振產(chǎn)生頻率為1HZ的時鐘脈沖信號，利用液晶屏LCD1602顯示計算及其時間信息，通過對AT89S52單片機的編程控制液晶屏LCD1602的顯示。顯示計算和簡易計算的信息同在LCD1602，通過按鍵切換選擇。外部按鍵可及時設(shè)

43、定或調(diào)整時間或計算的信息。</p><p><b>　　4.2 硬件設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心，本系統(tǒng)選用12MHZ的晶振，，使得單片機有合理的運行速度。起振電容22pF對振蕩器的頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性影響較合適，復(fù)位電路為按鍵高電平復(fù)位。</p><p>　　4.2.1 按鍵調(diào)整電

44、路</p><p>　　圖4.1 獨立按鍵</p><p>　　S0為調(diào)秒的按鍵，當(dāng)按下S0時秒加1；S1為調(diào)分的按鍵，當(dāng)按S1時分加1；S2按鍵為調(diào)時，當(dāng)按下S2時時加1；S3按鍵為調(diào)日，當(dāng)按下S3時日加1；S4為調(diào)月，當(dāng)按下S4時月加1；S5為調(diào)年，當(dāng)按下S5時年加1；當(dāng)S6按下時，顯示時間；S7按下時，顯示計算。</p><p>　　4.2.2 復(fù)位電路&

45、lt;/p><p>　　圖4.2 復(fù)位電路</p><p>　　51單片機是高電平復(fù)位。所以本設(shè)計采用的是上電復(fù)位和手動復(fù)位相結(jié)合的方式。</p><p>　　4.2.3 LCD1602的顯示電路</p><p><b>　　圖4.3 顯示部分</b></p><p>　　本設(shè)計采用液晶屏LCD1

46、602來顯示輸出數(shù)據(jù)，通過D0-D7引腳向LCD寫指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使LCD實現(xiàn)不同的功能或顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.2.4 電源供電電路 </p><p>　　圖4.4 電源部分</p><p>　　三端穩(wěn)壓集成電路LM7805，是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。如圖4.4所示，這是一個輸出+5V直流電壓的

47、穩(wěn)壓電源電路。采用集成穩(wěn)壓器LM7805，二極管DS1起保護作用，C4為輸出端濾波電容，當(dāng)輸出電流較大時，LM7805應(yīng)配上散熱板，本設(shè)計中功率小不用。78/79系列集成穩(wěn)壓IC中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為+5V。</p><p>　　4.2.5 鍵盤的設(shè)計</p><p>　　圖4.5 矩陣鍵盤</p><p&

48、gt;　　計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用四條I/O 線作為行線，四條I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為4*4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O 口的利用率。</p><p>

49、;<b>　　4.3 軟件設(shè)計</b></p><p>　　本電路軟件設(shè)計采用C語言編寫程序（具體程序在附件中給出）。程序設(shè)計主要包括簡易計算的編程，按鍵編程，時間控制編程，液晶屏LCD1602的顯示編程。</p><p><b>　　4.4 軟件仿真</b></p><p>　　在硬件設(shè)計完成后，利用軟件對其進行仿真

50、，這樣，就會減少在做硬件時的錯誤，做到更準(zhǔn)確。本次我采用Proteus軟件仿真。</p><p>　　如圖4.1所示，簡易計算器的時間顯示。</p><p>　　如圖4.2所示，簡易計算器的計算顯示。</p><p>　　經(jīng)過此次的軟件仿真，仿真結(jié)果正常，可以順利的進行硬件制作。</p><p>　　圖4.6 時間顯示</p>

51、<p>　　圖4.7 計算顯示</p><p><b>　　4.5 硬件調(diào)試</b></p><p>　　前期工作都是為了最后一步，就是自己動手焊接，制作出完整的實物。在確保焊接無誤后，接著將之前編好的程序燒進單片機，做最后的硬件調(diào)試。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p>&l

52、t;p>　　在用單片機實現(xiàn)簡易計算的設(shè)計中使用到了AT89S52、LCD1602及其4*4鍵盤的使用。在設(shè)計過程中我通過在網(wǎng)上和圖書館查閱資料，收集了關(guān)于單片機和液晶屏LCD1602顯示方面的資料，通過對這些資料的學(xué)習(xí)，我了解了單片機的基本結(jié)構(gòu)和單片機在生活和生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用以及液晶屏LCD1602的原理和使用。</p><p>　　本次設(shè)計完成的主要工作和任務(wù)如下：對設(shè)計方案的理論研究，單片機的合理選型

53、，硬件電路的設(shè)計，電路板的制作，元器件的焊接，軟件的編寫和調(diào)試以及此次論文的編寫。通過設(shè)計簡易計算器的過程中，我掌握了單片機的基本原理及其基本的應(yīng)用，對它的各種硬件接口與軟件設(shè)計方法有一定的認識。通過對電路原理圖、PCB圖的繪制，又加深對Protel DXP的使用，電路仿真、電路板的制作掌握了對Proteus仿真軟件的使用。</p><p>　　本次論文設(shè)計是對以前學(xué)過的理論知識進行了鞏固，加深了理解，提高了應(yīng)用

54、的能力，提高了自己的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。經(jīng)歷了從最初的選題、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計到最后仿真結(jié)果的出現(xiàn)，從一定程度上提高了對專業(yè)的認識及興趣，就我而言，對以后就業(yè)有及其重大的影響。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此也很感謝學(xué)校和老師給我們提供了這樣的平臺，能使我們的動手能力增強；感謝老師對我們提供的幫助，感謝他們帶給我知識

55、，使我完成本次的畢業(yè)設(shè)計。同時也感謝我的同學(xué)們，對我的支持！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 田立.田清.代方震.51單片機C語言程序設(shè)計.北京.人民郵電出版社.2008：132-148.</p><p>　　[2] 張儀和.例說51單片機（C語言版）（第三版）.北京.人民郵電出版社.2010：374-

56、392.</p><p>　　[3] 譚浩強.C程序設(shè)計（第三版）.北京.清華大學(xué)出版社.2003：140-150.</p><p>　　[4] 溫子祺.劉志峰.冼安勝.林秩謙.李益鴻.51單片機C語言創(chuàng)新教程.北京.北京航空航天大學(xué)出版社.2011：154-163.</p><p>　　[5] 俞錫存.曹國華.單片機原理及接口技術(shù).西安.西安電子科技大學(xué)出版社.2

57、000：80-95.</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　1. 硬件電路原理圖</p><p>　　2. 軟件編程程序 </p><p>　　#inclu

58、de <reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit rs=P0^0;</p><p>　　sbit rw=P0^1; sbit e=P0^2;</p><p&g

59、t;　　sbit k0=P1^0; sbit k1=P1^1;</p><p>　　sbit k2=P1^2; sbit k3=P1^3;</p><p>　　sbit k4=P1^4; sbit k5=P1^5;</p><p>　　sbit k6=P1^6; sbit k7=P1^7;</p><p>　　unsigned char co

60、de digit[ ]={"0123456789"}; //定義字符數(shù)組顯示數(shù)字</p><p>　　unsigned char s,m,h,day,month,year,count;</p><p>　　void write_dat(uchar dat); void write_com(uchar com);</p>

61、<p>　　void keyscan();</p><p>　　/***功能說明：顯示編碼，加上0x30，分別為'1'、'2'、'3'、'+'、'4'、'5'、'6'、'-'等***/</p><p>　　uchar code table1[]=&l

62、t;/p><p>　　{ 1,2,3,0x2b-0x30, 4,5,6,0x2d-0x30, 7,8,9,0x2a-0x30, 0,0x3d-0x30,0x01-0x30,0x2f-0x30};</p><p>　　uchar k=0,flag=0,num,fuhao,i;</p><p>　　long a,b,c;</p><p>　　void

63、 delay(uint z)</p><p>　　{ uint x,y;</p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--); }</p><p>　　/***函數(shù)功能：指定字符顯示的實際地址 入口參數(shù)：x***/</p><p>　　

64、void WriteAddress(unsigned char x)</p><p>　　{ write_com(x|0x80); } //顯示位置的確定方法規(guī)定為"80H+地址碼x"</p><p>　　/***函數(shù)功能：顯示小時***/</p><p>　　void DisplayHour

65、()</p><p>　　{ unsigned char i,j;</p><p>　　i=h/10; //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p>　　j=h%10; //取余運算，求得各位數(shù)字</p>

66、;<p>　　WriteAddress(0x45); //寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第0列</p><p>　　write_dat(digit[i]); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(digit[j]);

67、 //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***函數(shù)功能：顯示分鐘***/</p><p>　　void DisplayMinute()</p><p>　　{ unsigned char i,j;<

68、/p><p>　　i=m/10; //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p>　　j=m%10; //取余運算，求得各位數(shù)字</p><p>　　WriteAddress(0x48);

69、 //寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第3列</p><p>　　write_dat(digit[i]); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(digit[j]); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD<

70、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***函數(shù)功能：顯示秒***/</p><p>　　void DisplaySecond()</p><p>　　{ unsigned char i,j;</p><p>　　i=s/10;

71、 //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p>　　j=s%10; //取余運算，求得各位數(shù)字</p><p>　　WriteAddress(0x4b); //寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第6列</p>&

72、lt;p>　　write_dat(digit[i]); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(digit[j]); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p><b>　　} </b></p&

73、gt;<p>　　/***函數(shù)功能：顯示年***/</p><p>　　void DisplayYear()</p><p>　　{ unsigned char i,j; </p><p>　　i=year/10; //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p&

74、gt;　　j=year%10; //取余運算，求得各位數(shù)字</p><p>　　WriteAddress(0x07); //寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第0列</p><p>　　write_dat(digit[i]);

75、 //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(digit[j]); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*** 函數(shù)功能：顯示月***/</p><p>　　void Disp

76、layMonth()</p><p>　　{ unsigned char i,j;</p><p>　　i=month/10; //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p>　　j=month%10; //取余運算，求得各

77、位數(shù)字</p><p>　　WriteAddress(0x0a); / /寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第3列</p><p>　　write_dat(digit[i]); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(

78、digit[j]); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***函數(shù)功能：顯示日***/</p><p>　　void DisplayDay()</p><p>　　{ unsigned char i

79、,j;</p><p>　　i=day/10; //取整運算，求得十位數(shù)字</p><p>　　j=day%10; //取余運算，求得各位數(shù)字</p><p>　　WriteAddress(0x0d);

80、 / /寫顯示地址，將十位數(shù)字顯示在第2行第6列</p><p>　　write_dat(digit[i]); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p>　　write_dat(digit[j]); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD</p><p><

81、b>　　}</b></p><p>　　void keyscan2()</p><p>　　{if(k0==0)</p><p>　　{delay(5);</p><p><b>　　if(k0==0)</b></p><p>　　{ s++; </p>

82、<p><b>　　if(s==60)</b></p><p>　　s=0; } } </p><p><b>　　if(k1==0)</b></p><p>　　{delay(5);</p><p><b>　　if(k1==0)</b>&l

83、t;/p><p><b>　　{m++;</b></p><p><b>　　if(m==60)</b></p><p>　　m=0; } } </p><p><b>　　if(k2==0)</b></p><p>　　{del

84、ay(5);</p><p><b>　　if(k2==0)</b></p><p><b>　　{h++;</b></p><p><b>　　if(h==60)</b></p><p>　　h=0; } } </p>

85、<p><b>　　if(k3==0)</b></p><p>　　{delay(5);</p><p><b>　　if(k3==0)</b></p><p><b>　　{day++;</b></p><p>　　if(day==30)</p>&

86、lt;p>　　day=0; } } </p><p><b>　　if(k4==0)</b></p><p>　　{delay(5);</p><p><b>　　if(k4==0)</b></p><p><b>　　{month++;<

87、/b></p><p>　　if(month==13)</p><p>　　month=0; } } </p><p><b>　　if(k5==0)</b></p><p>　　{delay(5);</p><p><b>　　if(k5==0)&

88、lt;/b></p><p><b>　　{year++;</b></p><p>　　if(year==99)</p><p><b>　　year=0;</b></p><p>　　} } } </p><p>　　void keyscan()&l

89、t;/p><p>　　{ uchar temp;</p><p><b>　　P3=0xfe;</b></p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)&l

90、t;/p><p>　　{ delay(5);</p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>

91、;　　switch(temp)</p><p>　　{ case 0xee:num=0;</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case 0xde:num=1;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　

92、case 0xbe:num=2;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0x7e:num=3;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　

93、while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　temp=temp&0xf0; } } </p><p>　　/***當(dāng)按下1,2,3，松手后執(zhí)行下面這段語句***/</p><p>　　if(num==0||num==1||num==

94、2)</p><p>　　{ if(flag==0)</p><p>　　a=a*10+table1[num]; //如果沒有按符號鍵,符號前的數(shù)值為a</p><p>　　else if(flag==1)</p><p>　　b=b*10+table1[num];

95、 //如果按了符號鍵,符號后的數(shù)值為b </p><p>　　if(k==1) //如果之前按了'='號,再按鍵時清屏，進行下一次計算</p><p>　　{ k=0;</p><p>　　write_com(0x01); } } </p><p>　　els

96、e if(num==3) //判斷按下'+'</p><p>　　{ flag=1;</p><p><b>　　fuhao=1;</b></p><p>　　} </p>

97、<p>　　i=table1[num]; //顯示按下的鍵</p><p>　　write_dat(0x30+i); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p>&

98、lt;p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ delay(5);</p><p><b>　　temp=P3;</b></p><

99、;p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　switch(temp)</p><p>　　{ case 0xed:num=4;</p><p><b>　　break;

100、 </b></p><p>　　case 0xdd:num=5;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0xbd:num=6;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0x7d:

101、num=7;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　temp=temp&0xf0; }

102、 } </p><p>　　if(num==4||num==5||num==6) //判斷是否按下'4','5','6'</p><p>　　{ if(k==1)</p><p>　　{ k=0;</p>

103、;<p>　　write_com(0x01);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==0)</p><p>　　a=a*10+table1[num];</p><p>　　else if(flag==1)</p><p>　　b=b*10+ta

104、ble1[num]; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(num==7)</p><p>　　{ flag=1;</p><p>　　fuhao=2; </p><p><b>　　}</b></p>

105、<p>　　i=table1[num]; //顯示按下的鍵</p><p>　　write_dat(0x30+i); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　P3=0xfb;</b></p><

106、p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ delay(5);</p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p&

107、gt;　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　switch(temp) //</p><p>　　{ case 0xeb:num=8;</p><p><b>　　brea

108、k; </b></p><p>　　case 0xdb:num=9; </p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0xbb:num=10;</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case

109、 0x7b:num=11;</p><p>　　break; </p><p><b>　　} </b></p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　temp=temp&0xf0; }

110、 } </p><p>　　if(num==8||num==9||num==10) //判斷是否按下'7','8','9'</p><p>　　{ if(k==1)</p><p><b>　　{ k=0;</b&

111、gt;</p><p>　　write_com(0x01); } </p><p>　　if(flag==0)</p><p>　　a=a*10+table1[num];</p><p>　　else if(flag==1)</p><p>　　b=b*10+table1[num];

112、} </p><p>　　else if(num==11) //判斷是否按下'*'</p><p>　　{ flag=1;</p><p>　　fuhao=3; } </p><p>　　i=tabl

113、e1[num];</p><p>　　write_dat(0x30+i); } </p><p><b>　　P3=0xf7;</b></p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>

114、　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ delay(5);</p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3

115、;</p><p>　　switch(temp)</p><p>　　{ case 0xe7:num=12; // 0鍵</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case 0xd7:num=13;

116、 // '='</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0xb7:num=14; //清0鍵</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case 0x77:num=1

117、5; //'/'</p><p>　　break; } </p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p>　　{ temp=P3;</p><p>　　temp=temp&0xf0; } }

118、 </p><p>　　switch(num)</p><p>　　{ case 12: </p><p>　　{ if(k==1) k=0;</p><p>　　{ write_com(0x01); } </p><p>　　if(flag==0)</p>

119、<p><b>　　a=a*10;</b></p><p>　　else if(flag==1) b=b*10; </p><p>　　write_dat(0x30); } </p><p><b>　　break;</b></p><

120、;p>　　case 13: //按=鍵</p><p>　　{ k=1;</p><p>　　if(fuhao==1) //如果符號鍵是+，執(zhí)行+運算</p><p>　　{ write_com(0x80+0x4f); write_com(0x0

121、4); </p><p><b>　　c=a+b;</b></p><p>　　while(c!=0) </p><p>　　{ write_dat(0x30+c%10);</p><p>　　c=c/10; }

122、</p><p>　　write_dat(0x3d);</p><p><b>　　fuhao=0;</b></p><p>　　a=0;b=0;flag=0; }</p><p>　　if(fuhao==2)</p><p>　　{ write_com(0x80+0x4f);

123、 write_com(0x04); </p><p><b>　　if(a>=b)</b></p><p>　　{ c=a-b;</p><p>　　while(c!=0)</p><p>　　{ write_dat(0x30+c%10);</p>