基于单片机的简易计算器(优秀论文).docx

本科毕业论文题目：基于单片机的简易计算器学院：物理与电子信息学院专业：电子信息工程年级：10电子信息工程姓名：覃海洋指导教师：丛梦龙完成日期：2023.4.15目录摘要3Abstract错误!未定义书签。弓I言错误!未定义书签。一、系统总体设计61设计概述61.2系统整体模块图61. 3实现方案6二、硬件系统设计72. 1AT89S52单片机72. 2单片机复位电路82 .3单片机的外接晶振电路93 .44x4矩阵健盘91. 5八段LED数码管92.651单片机最小系统15三、程序调试与系统仿真113. 1程序调试113. 2程序流程图262. 3系统仿真27结语28主要参考文献29致谢23摘要近十年来，随着科学技术的提高，电子行业开展迅速，各种电子产品应运而生，其中基于单片机的各类器件更新尤其显著。在日常的生活中，电子产品无处不在，所涉及的领域十分广泛。计算器是人们日常生活的重要工具，其帮助人们快捷地完成一些繁琐的计算，因此一款好的计算器可以给人们的生活带来极大的便易。根据以上背景，本设计旨在研究一款简单便捷的计算器，方便人们的日常生活。同时，本设计的大致思想为-设计以AT89S52单片机作为主控芯片，采用4x4矩阵键盘做为输入，以4位八段数码管做显示，可以进行无符整数的加、减、乘、除运算，具有清零复位功能，并带有溢出提示。这样的一款计算器可以满足人们日常的计算需求。同时，考虑到时代环境的要求，本设计的所有程序均采用C语言编写，这样不仅可以降低程序的编写难道，而且可以便于日后程序的移植、修改、升级。设计中用以两片8位三态锁存器74HC573D来对数码管的地址和数据进行锁存，同时用蜂鸣器来作为溢出报警提示。单片机的晶振电路和复位电路均采用常规电路。关键词：AT89S52；计算器:矩阵键盘；数码管AbstractOverthepastdecade,withtheimprovementofscienceandtechnology,theelectronicsindustrydevelopedrapidly,avarietyofelectronicroductsemerged,andvarioustypesofmicrocontroller-baseddeviceupdateareparticularlysignificant.Ineole,sdailylife,electronicproductsareinawiderangeofareas.Calculatorisanimportanttoolforpeople'sdailylife,whichhelpspeoplequicklycompleteSometediouscalculations,soHgoodcalculatorCanbringtoeolegreatlyeasy.ThisstudydesignedasimpleandConvenientcalculatortofacilitatepeopledailylife.Meanwhile,thegeneralideaofthisdesignis-AT89S52microcontrollerasthemasterchip,using4x4matrixkeyboardasinputto8eightdigitaltubetodo,itcandoanUnsignedintegeradd,subtract,multiply,anddivideoperation.Inaddition,ithasclearandresetfunction,andwithOverflowpromptseSuchacalculatorcanmcetpeople,scomputingneeds.Atthesametime,takingintoaccountIheenvironmentalrequirementsofthetimes,allProgramsaredesignedbytheCIanguage9SOitcanreducetheworkofwritingprograms,andcanfacilitatefuturetransplantprocedures,modifications,upgrades.Thecalculatoruseseight-bitetri-state74HC573Dtolatchtheaddressandthedataof(hedigital,andusebuzzerasanoverflowalarm.Single-chipcystaloscillatorcircuitandresetCircuitareusedbytheconventionalcircuit.Keywords:AT89S52;CalCUIator;MatriXkeyboard;8digitaltube引言随着科技的提高，人们对于电子产品的需求日益增强，一款好的电子产品不仅要物美价廉，而且应该简单易懂。生活中，计算无处不在，小到日常的小计算，大到科技尖端的开展。日常生活中计算器的种类繁多，有些计算器的功能过于强大，甚至涉及到按键的复用，这样一来反而不便于老人及小孩的使用，在浪费了资源同时，也有可能给人们带来不舒心的体验。因此，需要一款设计旨在制作一款简单易操作的计算器，能够完成对无符号整数加、减、乘、除计算即可，这样已经可以满足人们在日常生活中对一些简单数据的运算，以方便人们的日常生活，提高其生活质量。同时，要尽可能地运用易得的器件，这也是产品设计的一个出发点，故本设计采用市场上常见的AT89S52单片机作为核心芯片，以4x4矩阵键盘做输入，以8段LED数码管的动态扫描来做输出显示，其中用8位三态锁存器74HC573D来对数码管的地址和数据进行锁存，用蜂鸣器来进行溢出提示，对单片机的外围晶振和复位均采用常规电路。其中，用C语言来完成对程序各个局部的编写，这样不仅可以减小编程的难度，而且易于以后对程序的移植、修改和升级。通过完成此次设计，可以进一步加强对单片机理论的学习，有利于掌握其它电子模块如数码管，矩阵键盘等，而且能够熟悉并掌握单片机开发常用的软件如：PROTEUS,KEIL,STC-ISP等，进一步提高自身的实际动手能力，深化而系统地理解嵌入式的软硬设计思路。这样，有利于日后更高层次的学习，丰富单片机产品的开发经验，能够更加快速的融入这一行业，为以后工作或深造打下良好的根底。一、系统总体设计1. 1设计概述根据毕业设计要求，目的是要设计一款简单易操作的计算器。本设计以大学本科期间所学的AT89S52单片机为核心芯片，采用4x4矩阵键盘输入，以8位八段数码管动态扫描做输出显示，可以进行无符号整数的加、减、乘、除运算，具有清零功能，并带有溢出提示。2. 2系统整体模块图图1系统整体模块图FigurelOverallsystemblockdiagram3. 3实现方案经过综合考虑，最终决定实现方案如下：a）使用AT89S52单片机为主控芯片；b）显示模块使用4位八段数码管；C）输入使用4x4矩阵键盘作为输入模块；d）使用8位三态锁存器74HC573D来对数码管的地址和数据进行锁存；e）用蜂鸣器来做溢出提示；f）其中的晶振电路和复位电路均采使常规电路；二、硬件系统设计2.1 AT89S52单片机（1）芯片简介AT89S52单片机是ATMEL公司生产的是一款CMOS工艺的8位单片机。它带有8KB的可在线编程的Flash存储器，该单片机与80C51系列单片机的指令系统及引脚完全兼容，具有较高的性能价格比，使其在嵌入式开发中仍有着广泛的应用。AT89S52单片机为40引脚芯片，具有PDIP,PLCC和TQFP3钟封装形式。各引脚的功能如下： PO口8位、开漏极、双向I/O口。PO可作为通用I/O口，每个引脚可驱动8个TTL负载；当做输入时，每个端口首先置1。 P1口8位、双向I/O口，内含上拉电阻。Pl口为用户使用的通用I/O口，每个引脚可驱动4个TTL负载。当用做输入时，每个端口首先置1。Pl.0和Pl.1引脚也是定时器2的外部计数输入(PI.0/T2)和触发器输入(Pl.1T2DX) P2口8位、双向I/O口，内部具有上拉电阻。P2口可用做通用I/O,可以驱动4个TTL负载。对P2口各位写入1,可作为输入。每个引脚由外部负载拉为低电平时，经由内部上拉电阻向外输出电流。 P3口8位、双向I/O口，内部含有上拉电阻。P3口可用做通用I/O口，可驱动4个TTL负载。当用做输入时，要先将P3口各位置如外部负载将P3口拉低，那么经过上拉电阻向外输出电流。 RST-单片机复位输入端，当对其连续作用两个机器周期以上高电平时，单片机自动复位。 XTALl和XTAL2-XTALl是片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。(2) AT89S52的PIDP封装引脚排列图及实物图图2AT89S52的PIDP封装引脚排列图及实物图Figure2AT89S52ofPlDPpackagepinoutdiagramandphysicalmap2.2单片机复位电路图3单片机复位电路Figure3 MCUresetcircuit复位电路即是使单片机复位的电路，就是利用它将单片机恢复到其实状态。如图2.2所示，VCC上电时，电容Cl充电，电流从电阻R2流过，在电阻R2上出现高电压，从而使单片机复位。几个毫秒后，Cl充满电，流过R2的电流为零,从而其上的电压也为零，单片机进入工作状态。工作期间，按下按钮，电容Cl放电，松开按钮，电容Cl充电，继而又会在电阻R2上产生高电压，几个毫秒后，单片机再次进入工作状态。注：当AT89S52单片机的复位引脚上有持续两个机器周期以上的高电平时，单片机复位。2.3单片机的外接晶振电路图4单片机的外接晶振电路Figure4 McUexternaIcrystaIoscillatorcircuitAT89S52单片机内部虽然己有震荡电路，但为了提高其时间精准度与稳定度，故采用外接时钟晶振。外接晶体引脚:XTALl是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2那么是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。1. 44x4矩阵键盘图54x4矩阵键盘电路图Figure54x4matrixkeyboardschematics图6矩阵键盘输入功能图Figure6Matrixkeyboardinputfunctionchart在本设计中我采用了4x4矩阵键盘来作为输入，用单片机的P3口与其对接，实现计算器的输入功能，具体如下：以第一行扫描为例，其余行数以此类推，先给P3.0口一低电平其余全为高电平，即P3口此时为IIIIII10,然后去取出其高四位，通过去判断其高四位的值的变换来得到相应的键入值，如当P3为11101110时那么T"被按下;当为11011110时"2"被按下；当为10111110时"3"被按下；当为01111110"+"被按下。以此类推。键盘第一行扫描程序如下：/第一行扫描"/P3=0xfellllIllO让P/O输出低tem=P3;temp=tempxfllll0000位与操作屏蔽低四位if(temp!=OxfO)delay(10);"延迟来判断是否是干扰ternp=P3;temp=temp&OxfO;ifCtempl=OxfO)temp=P3;switch(temp)case