1、 1 信息与通信工程学院信息与通信工程学院 简易计算器简易计算器 2 目 录 一、设计任务和性能指标 3 1.1 设计任务 3 1.2 性能指标 3 二.设计方案. 3 三.系统硬件设计. 4 3.1 单片机最小系统 .4 3.2 键盘接口电路 .5 3.3 数码管显示电路 .6 3.4 错误报警电路 .7 四、系统软件设计 8 4.1 键盘扫描子程序设计 .9 4.2 移位子程序及结果计算子程序设计 .16 4.3 显示子程序设计 .17 4.4 主程序设计 .18 五、调试及性能分析 18 5.1 调试步骤 .18 5.2 性能分析 .19 六、心得体会 19 参考文献 20 附录 1 系
2、统硬件电路图. 20 附录 2 程序清单. 20 3 3 一、设计任务和性能指标一、设计任务和性能指标 1.1 设计任务 印刷电路板（要求布局合理，线路清晰），绘出程序流程图，并给出程 利用单片机 及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个计算器，用 LED 显示计算数值 及结果。 要求用 Protel 画出系统的电路原理图（要求以最少组件，实现系统设计所要求的 功能），序清单（要求思路清晰，尽量简洁，主程序和子程序分开，使程序有较强的可 读性）。 1.2 性能指标 1. 加法：四位加法，计算结果若超过四位则显示计算错误 2. 减法：四位减法，计算结果若小于零则显示计算错误 3. 乘
3、法：个位数乘法 4. 除法：整数除法 5. 有清零功能，计算错误报警 二二.方案总体设计方案总体设计 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、显示模块、错误报警 模块、键扫描接口电路共四个模块组成，电路系统构成框图如图 1.1 所示。主控芯片使 用 51 系列 AT89C52 单片机，采用高性能的静态 80C51 设计，由先进工艺制造，并带有 非易失性 Flash 程序存储器。它是一种高性能、低功耗的 8 位 COMS 微处理芯片，市 场应用最多。 键盘电路采用 4*4 矩阵键盘电路。 显示模块采用 4 枚共阳极数码管和 74ls273 锁存芯片构成等器件构成。 错误报警电路采用
4、 5V 蜂鸣器。 系统选用以 STC89C51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计 算器的设计。 4 4 三三.系统硬件设计系统硬件设计 3.1 单片机最小系统 单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电 路和晶振电路。 主控芯片选取 STC89C52RC 芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用 方便。 晶振选取 11.0592MHz，晶振旁电容选取 30pF。 采用按键复位电路，电阻分别选取 100和 10K，电容选取 10F。 以下为单片机最小系统硬件电路图。 复位电路 晶振 图2.1基本结 构 44 矩阵 键盘 单 片 机 显示电路
5、 5 5 图 3.1 单片机最小系统 3.2 键盘接口电路 计算器所需按键有： 数字键：1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 功能键：+, - , *, / , = , C( 清零) 共计 16 个按键，采用 4*4 矩阵键盘，键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和 四列的 8 个公共端分别接 P1.0P1.7，这样扫描 P1 口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通 过对 16 个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比 P1 口德扫描结果和各按键的地 址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘的功能。 以下为键盘接口电路的硬件电路图 6 6 图 3.2 矩阵键盘内部电路 3.3 LCD 显示模
6、块： 本设计采用 LCD 液晶显示器来显示输出数据通过 D0-D7 引脚向 LCD 写指令字或 写数据以使 LCD 实现不同的功能或显示相应数据 在与单片机最小系统连接时，采用并行连接方式，此方式的特点是传输速度快。 并行接口的输入由 p0.0-p0.7 进行控制，传输信息。 LCD 显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会 使水晶重新排列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线 穿过又能挡住光线。 LCD 也就显示具有直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点。 7 7 图 3.3 LCD 显示电路 3.4 错误报警电路 错误报警电路就是在计算结果出现错误时或输入数据出现错误时，发出声音警报， 提示使用者错误出现。 这里就采用 5V 蜂鸣器作为报警设备，利用 PNP 三极管对蜂鸣器进行驱动，有 P2.2 对其进行控制，这样在出现错误的同时用 P2.2 输出低，就可以使蜂鸣器工作，完成报 警任务。 在编写程序时，报警电路实现的功能是：当计算正常时
