徐州师范大学物电学院
课程设计报告
课 程 名 称： 单片机课程设计 题 目： 简易计算器 专 业 班 级： 07电科 学 生 姓 名： 刘俊 学 生 学 号： 07223010 日 期： 2010.6.27 指 导 教 师： 游春霞
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目录
摘要???????????????????????????????2 Abstract?????????????????????????????2 概述???????????????????????????????2 二、设计方案简述?????????????????????????4
2.1、功能介绍….………………………………………………………………….……..4
2.1.1、基本功能…………………………………………………………………..…4 2.1.2、扩展功能…………………………………………………………………..…4
2.2、总体设计方案…………………………………………………………………..……4
2.2.1、总体设计思路……………………………………………………………...…4 2.2.2、方案论证与比较………………………………………………………...……4 2.2.3、系统组成………………………………………………………………………8
三、详细设计????????????????????????????9
3.1、设计目标和实现方法…………………………………………………………………9 3.2、设计…………………………………………………………...……………...…...…9
3.2.1、 输入模块：键盘扫描…………………………………………………...…...10 3.2.2、 运算模块：单片机控制………………………………………....…...…...…10
3.2.2、 显示模块：LCD1602显示………………………………………....…...…...…10 3.3、 硬件电路设计………………………………………………………………………11 3.3.1、 硬件连接………………………………………………………………………11 3.4、软件设计………………………………………………………………………………12 3.5、仿真和调试……………………………………………………………………………12 3.5.1、 KEIL uVision调试………………………………………....…...…...……...13 3.5.2、 Proteus 对于本设计的仿真…...………………………....…...…...……....14 3.6、元件的介绍……………………………………………………………………………15 3.6.1、 MCS-51单片机组成………………………………………....…...…...……...15 3.6.2、 MCS-51单片机引脚功能…...………………………....…...…...……....…...16 3.6.3、 复位和复位电路…...………………………....…...…...……...…...………...18 3.6.4、 LCD1602显示器……………....…………………....…...…...……...………...18
四、 设计结果及分析????????????????????????23
4.1、功能和操作……………………………………………………………………………23 4.2、硬件调试………………………………………………………………………………23 4.3、技术要点………………………………………………………………………………23
五、 总结………………………………………………………………………………………24 六、 参考资料
附录 主要程序代码
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摘要
本设计采用单片机作为控制芯片，用C语言对其进行编程实现，输入由4*4矩阵式键盘控制，输出采用人性化的LCD1602型液晶实现。在未进行计算时，它显示一段话，ON/O切换进入计算模式。
对于计算这个部分我采用的是矩阵键盘，10个数字键，一个等于号键，四个符号键，一个清零键，计算最高达到小数点后三位。由于C语言库函数繁多，所以我采用调用C语言库函数来解决多种运算类型，这样编程更简单，运行起来也更可靠。
关键字：单片机，1602液晶，矩阵键盘，C语言库函数。
Abstract
The design uses a single-chip microcomputer as the control chip, using C programming language of its input from 4 * 4 matrix keyboard control, the output of the use of human LCD1602-type liquid crystal to achieve.Before the calculation,it showed some words.and the clear button is used to switch into the mode of calculation.
For this part of the calculation I used the keyboard matrix, 10 numeric keys,an equal key,four symbol keys,a clear key,calculated up to three decimal places.C language library function as a result of many, so I used to call C language library function to solve a wide range of operator types, such programming is much simpler, it is also more reliable. Keywords: Single-chip, 1602 LCD, matrix keyboard, C language library function.
一．概述
计算器（calculator）是微型电子计算机的一种特殊类型，它与一般通用计算
器主要区别在于程序输入的方式不同。计算器的程序一般都已经固定，只要输入数据和运算符号就会得出结果，很容易就能掌握。而一般计算机的程序可以根据需要随时改动，或重新输入新程序。 简易计算器主要用于加减乘除，我所做出的就是按键与显示结合（即在显示器上显示数字键和加减乘除),程序已经完整实现。
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二．设计方案简述
2.1、功能介绍
2.1.1、基本功能
根据所学知识，自行设计一个计算器，要求自行设计供电电源，该计算器能够实现加减乘除四则混合运算，能够实现连续计算。
2.1.2、扩展功能
（1）、该计算器能够实现精确到小数点三位的运算。 （2）、该计算器在不进行计算时能够显示文字。
2.2、总体设计方案
2.2.1、总体设计思路
本设计主要采用以下基本模块来实现，控制器模块，输入模块，输出模块和电源模块。通过对控制器进行编程。使其对输入模块的信号进行处理计算，然后通过输出模块反馈给使用者以计算结果。
2.2.2、方案论证与比较
2.2.2.1、控制部分的设计方案论证与选择
根据设计要求，控制器主要用于红外信号的接收和辨认、控制步进电机的动作，控制显示步进电机的转速等。对于控制器的选择有以下三种方案。
方案一：采用计算器专用芯片实现。用计算器专用芯片进行设计并编程实现。这种设计方案计算效率高、速度快、而且成本也相对较低，是厂家做计算器的最佳方案。但是本人对计算器专用芯片掌握的不够，还不足以实现设计计算器，所以这个方案不可去。
方案二：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA将所有器件集成到一块芯片上，体积小，节省空间，提高了稳定性；直接面向用户，具有极大的灵活性和通用性，使用方便，硬件测试和实现快捷，开发效率高，工作可靠性好。可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，采用并行的输入输出方式，系统处理速度高，适合作为大规模实时系统的控制核心。由FPGA内部编程实现计算器功能，本设计对数据处理速度的要求不是很高，FPGA的高速处理的优势得不到充分的体现，由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。并且FPGA的价格相对较高，性价比太低。
方案三、用单片机实现。由于单片机集成了运算器电路、控制电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以及输入/输出口电路等，所以用单片机设计控制电路省去了很多分立元器件。由于单片机是可编程芯片，并且它可以运用C语言编写，对于一些复杂的计算功能，可以调用C语言库函数。使编写程序变得非常简单。所以该课题用单片机实现，不仅功能易于实现，而且精确度高，稳定性好，
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抗干扰能力强。并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点，且技术比较成熟。性价比也相当高。更重要的是本人经过几年的学习，对单片机已有深刻的理解，并且可以灵活运用。
综上所述，并通过各个方面综合比较为达到最佳效果。我们采用方案三利用单片机控制器。
2.2.2.2、显示电路的设计方案论证与选择
方案一：数码管显示方案。数码管显示使用两个四位一体动态数码管显示方案，此设计电路如图1-1所示。采用动态数码管显示，具有程序简单， 对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，精确可靠，操作简单。显示直观的特点。但只能显示数字和一些代码，不能显示汉字及一些常用的符号，且硬件设计比较复杂。
图1-1、两个四位一体数码电路图
方案二;采用AT1602型液晶显示
（一）、基本特性 a、显示特性
b、物理特性