基于-AT89C51单片机简易计算器的设计.doc

. PAGE . 《微机原理与单片机课程设计》课程设计报告 基于51单片机的简易计算器设计 一、设计目的 单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位整数数范围内的基本四则运算，并在LED上显示相应的结果。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 二、总体设计及功能介绍 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机，实现对计算器的设计。具体设计及功能如下： （1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LED 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LED显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LED上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LED上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LED上显示“CUO”,提示溢出。 三、系统模块组成框图： 输入模块51单片机 输入模块 51单片机 运算模块 运算模块 LED显示模块 LED显示模块 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LED动态显示。按键部分：采用4*4集成计算键盘； 总电路图： 4×4集成计算键盘 集成计算键盘本质上是4×4矩阵键盘，矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理： 计算器的键盘布局如图2所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。 矩阵键盘内部电路图如图所示： （三）、LED显示模块 如图 本设计采用LED共阴数码管来显示输出数据。共阴数码管的每一位都是公共的阴极，只有输入低电平的时候才有可能被点亮，所以位选的时候被选中的位必须是低电平。 本设计采用两个74HC573锁存器来驱动数码管，引脚如上图所示。74HC573-1是控制段选的，74HC573-2是控制位选的，P2.6和P2.7端口是锁存使能位，置高电平时锁存器透明（即输入和输出相同），置低电平时锁存。 74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。 HC573引脚功能： 引脚号 符号 名称及功能 1 OE 3态输出使能输入（低电平） 2-9 D0 - D7 数据输入 12-19 Q0 - Q7 3态锁存输出 11 LE 锁存使能输入 10 GND 接地(0V) 20 VCC 电源电压 （四）运算模块（51单片机控制） 51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。 单片机最小系统 复位时单片机的初始化操作，只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号，就可以使STC89C51单片机复位。本次采用的是12M晶振，按钮复位电路。 三、软件设计 现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下： 键盘输入； 数值显示； 加、减、乘、除四则运算； 针