1、 本 科 生 毕 业 论 文 (设 计 )基 于 单 片 机 简 易 计 算 器 的 设 计学 院 电气信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 09 级电气四班 学 号 0612090533 学 生 姓 名 联 系 方 式 指 导 教 师 罗书克 职称： 讲师 2013 年 5 月独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名：_ _年_月_日授权声明本人完全了解有
2、关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计） 。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无” ）：学生签名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日基于单片机的简易计算器的设计摘要近几年单片机技术的发展很快，其中，电子产品的更新速度迅猛。计算器是日常生活中比较常见的电子产品之一。如何才能使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的硬件和软件条件，设计出更
3、出色的计算器。本设计是以 STC89C52 单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用 4*4 矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除带符号数字运算（六位整数、两位小数） ，并在液晶显示屏LCD1602 上静态显示操作过程及结果。本设计的操作过程是利用 SCTT89C51 的来控制LXD1602 显示器，SCT89C51 有共四个端口，作为数据的输入端和输出端，其中两个端口作为输出端，两个端口作为输出端，两个特殊的端口 XTAL2 和 XTAL1，则作为外部振荡器的输入端和输出端。四个端口的作用是：一个输入端接 4*4 矩阵键盘，另一个数据输入端接显示屏 LCD1602 的三个特殊端口，而另外两个端
4、口作为输出端口，一个端口接显示屏 LCD1602 的数据端口，另一个端口作为振荡电路的输入端和输出端，连接好电路，接通电源，则可在液晶显示屏 LCD1602 显示加、减、乘、除的运算过程及结果，这是计算机的设计总过程。关键词:单片机;C 语言;计算器Simple calculator design based on single chipABSTRACTSingle-chip computer technology developing rapidly in recent years, among them,electronic product update speed is fast. Th
5、e calculator is one of the electronic products are common in everyday life. How can you make the calculator technology more mature, make full use of existing hardware and software conditions, design a better calculator.This design is based on STC89C52 single-chip microcomputer as the core of calcula
6、tor simulation system design, input use 4 * 4 matrix keyboard, could add, subtract, multiply and divide signed number-crunching six (integer, two decimal places), and static on the LCD display LCD1602 display operation process and results. This design process is controlled by using SCTT89C51 LXD1602
7、 display, SCT89C51 has a total of four ports, as the data input terminal and output terminal, two of the port as the output side, the two ports as the output side, and two special port XTAL1 and XTAL2, as external oscillator input end and output end. Four port is: a 4 * 4 matrix keyboard input, anot
8、her data input termination display LCD1602 three specific ports, and the other two ports as output port, a port display LCD1602 data port, another port as oscillation circuit input end and output end, good connection electric circuit, switch on the power, can be in the LCD display LCD1602 display of
9、 add, subtract, multiply and divide operation process and result, this is the computers design process.Key words: Single chip microcomputer; The C language; Calculating machine目 录序言 .11. 方案论证 .11.1 芯片 .11.1.1 方案一 .11.1.2 方案优点 .21.2 输入模块 .21.2.1 方案一 .21.2.2 方案的优点 .21.3 显示模块 .21.3.1 方案一 .21.3.2 方案的应用
10、.32. 计算器硬件设计 .32.1 系统组成及硬件框图 .32.2 元器件简介 .32.2.1 STC89C52 特点 .32.2.2 LCD1602 液晶显示屏 .83. 计算器设计原理分析 .113.1 设计方案一 .113.2 计算器硬件方案及硬件资源分配 .113.2.1 硬件资源分配 .113.2.2 系统的硬件设计 .113.2.3 键盘电路的设计 .123.2.4 显示电路的结构 .134. 计算器软件设计 .144.1 计算器的软件规划 .144.2 主模块的程序设计 .144.3 显示模块的程序设计 .154.4 键盘模块的程序设计 .17结 论 .19参考文献 .20附录
11、一 电路原理图 .21附录二 软件程序 .21致谢 .281基于单片机的简易计算器的设计序言随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步地提高，尤其是微电子技术的发展犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较常见的电子产品之一，如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好地为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。现如今，人们的日常生活中已经离不开计算器了，社会的各个角落都有它的身影，比如商店、办公室、学校等，因此设计一款简单实用的计算器会有很大的实际意义。本设计旨在进一步掌握单片机理论知识，理解嵌入
12、式单片机系统的硬软件设计，加强对实际应用系统设计的能力。通过本设计的学习，使我掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用本科阶段所学软、硬件知识分析实际问题，提高解决毕业设计实际问题的能力，为单片机应用和开发打下良好的基础。1对字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清屏、显示、调用及外特性有较清楚的认识，并会使用 LCD（液晶显示模块）实现计算结果的显示；掌握液晶显示模块的驱动和编程，设计 LCD 和单片机的接口电路，以及利用单片机对液晶显示模块的驱动和操作；2在充分分析内部逻辑的概念，进行软件和调试，学会使用，并能够以其为平台设计出具有四则运算能力简易计算器的硬件电路和软件程序
13、。1. 方案论证1.1 芯片1.1.1 方案一本设计中的芯片采用 STC89C52，配备相应的外设。单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器 MCU（Micro Control Unit） 。通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器 CPU，存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机广泛应用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点，而其中 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM-2Flash Programabl
14、e and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器。该器件与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容；且是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。1.1.2 方案优点采用芯片 STC89C52，能使方案实用性和方便性更强，成本更低，STC89C52 单片机作为中央处理单元进行计算器这样设计，它能够实现对六位整数、两位小数的加、减、乘、除的四则运算。1.2 输入模块1.2.1 方案一采用矩阵式键盘作为输入模块，矩阵式按键输入模块，其特点是：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时，越节约 I/O 口，比较节省资源。其原理图如图
15、1-1 所示。图 1-1 矩阵键盘输入1.2.2 方案的优点本设计中的输入模块使用的是矩阵键盘输入。键盘输入预置用于计算，按键较多。采用矩阵式按键，可以方便地输入一个数值，使操作界面更具有更方便、简洁和人性化，且节约了宝贵的 I/O 口资源，故采用方案二作为系统输入模块。1.3 显示模块1.3.1 方案一3采用 LCD1602 液晶显示，其特点是：可以调节其背光亮度，这种显示方式接口，编程虽然有些麻烦，但管理较方便，占用的 I/O 口资源线也不多。1.3.2 方案的应用本设计中的显示模块使用的是 LCD1602 液晶显示。在计算器运算中，需显示的数字、符号较多，按很据个方面的特点，而后可以发现
16、 LCD 液晶显示，虽然在价格上的确是稍贵于 LED 数码管；但数码管在硬件设计电路中，会因线太多、线路复杂而过于繁琐，则舍弃 LED 数码管，故选择 LCD1062。2. 计算器硬件设计2.1 系统组成及硬件框图显示模块振荡电路复位电路单片机键盘输入模块图 2-1 系统组成及硬件框图2.2 元器件简介2.2.1 STC89C52 特点图 2-2 单片机 STC89C521、主要性能：（1） 与 MCS-51 单片机产品兼容；8K 字节在系统可编程 Flash 存储（2） 1000 次擦写周期；4（3） 全静态操作：0Hz-33Hz；（4） 三级加密程序存储器；（5） 32 个可编程 I/O
17、口线、三个 16 位定时器/计数器、 8 个中断源；（6） 全双工 UART 串行通信；（7） 低功耗空闲和掉电模式，掉电后中断可唤醒；（8） 双数据指针；（9） 掉电标识符。2、STC89C52 的功能特性概述STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash存储器。使用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 和在线系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的
18、解决方案。STC89C52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门口定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器，8K 字节在系统可编程 Flash。同时，该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。3、STC89C52 的引脚功能单片机 STC89C52 为 40 引脚芯片，见图 2-3 所示。
