基于MCS51单片机的计算器设计.doc

xxx学院毕业设计论文 基于MCS-51单片机的计算器设计 作 者： xxx 院 系： xxxx学院机电工程系 专 业： 电气自动化 年 级: xx级 学 号： xxxxx 指导教师： xxx 摘要 本设计是一个实现加减乘除的计算器，它的硬件主要由四部分构成，一个8051单片机芯片，六个八段共阴极数码管，一个4*4键盘，它可以实现两位数的基本加减乘除运算。 关键词： MCS-51 单片机 计算器 数码管 目 录 引言： ３ ４ ４ ４ 3.1 ４ 3.2 ５ 3.3 ５ 3.4AT89S52单片机参数 ６ 3.5 ８ 3.6 ９ 3.7 ９ 3.8 １０ 3.9 １０ １１ 4.1 １１ 4.2 １２ 4.3 １２ １３ １４ １５ 51单片机的计算器硬件电路 １５ PCB １６  引言： 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，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 近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标 　　计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算器，基于这样的理念，本次设计是用单片机来设计的计算器。该设计系统是以AT89C51为单片机， P2口作为输入端，外接4X5的键盘，通过键盘扫描来对输入数的控制，并外接驱动电路，用来保证数码管的工作正常。计算器将完成的功能有加，减，乘，除等功能。  一、设计任务 （1）设计键盘，其中有10个数字键0~9，和实现基本“+”、“—”、“*”、“/”、“=”键； （2）设计显示电路能够显示按键的数值及计算结果； （3）实现2位数的简单运算 二、方案论证 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，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。 三、电路的硬件设计 3.1系统框图 图1：系统框图 3.2微处理器的选择 1、控制中心采用AT89S52来实现 2、驱动是74LS244实现 3、显示用六个共阴数码管完成 4、以7805芯片为核心，提供+5V，2A直流电源 3.3电源模块 图2：电源模块 D1-D4为普通二极管，D6为发光二极管， C1为1000-4700uf的电解电容，C2、C4为0.1-1uF瓷片电容、C3为100-470uF的电解电容，系统的参数如上图所示。 7805引脚的1、3两端加二极管D5，目的为了有效的保护电路。在电流过大时可以对7805的耐压起到了保护左右以免烧毁7805芯片。在C1的电容增大时可以提高电路的稳压效应，当然也不说是越大越好。C2为滤波电容可以有效的虑掉高电平信号产生的干扰。D6是一个发光二极管，可以在上电时看到电路是不是导通的。C3和C4够成了电容的反馈有效的虑底平波和保