畢業(yè)論文--基于51單片機(jī)簡易計算器的設(shè)計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題 目：基于51單片機(jī)簡易計算器的設(shè)計</p><p>　　院 （系）：物理與電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：應(yīng)用物理學(xué) </p><p>　　2014年11月5日</p><p

2、><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵字 ………………………………………………………………………1</p><p>　　引言 …………………………………………………………………………1</p><p>　　單片機(jī)及其

3、應(yīng)用 ………………………………………………………2</p><p>　　1.1 單片機(jī)介紹 ………………………………………………………2</p><p>　　1.2 單片機(jī)應(yīng)用 …………………………………………………………2</p><p>　　1.3 AT89C51單片機(jī) …… ………………………………………………3</p><p>　　L

4、CD1602和74LS08的工作理 …………………………………………7</p><p>　　2.1 選取LCD1602 ………………………………………………………</p><p>　　2.2 LCD1602的功能和指令現(xiàn)…………………………………………………</p><p>　　2.3 74LS08的功能…………………………………………</p><

5、;p>　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊框架……………………………………………………………</p><p>　　3.1 硬件設(shè)計電路框圖………………………………………………………</p><p>　　3.2 實(shí)現(xiàn)原理框圖……………………………………………………………</p><p>　　硬件設(shè)計及仿真……………………………………………………………</p><

6、p>　　4.1 晶振、復(fù)位電路的設(shè)計…………………………………………………</p><p>　　4.2 按鍵電路的設(shè)計………………………………………………</p><p>　　4.3 LCD1602顯示電路的設(shè)計…………………………………………</p><p>　　軟件設(shè)計……………………………………………………………</p><p>

7、　　總結(jié)……………………………………………………………</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………</p><p>　　附件……………………………………………………………</p><p>　　摘要：簡易計算器在人們的生活中應(yīng)用極為廣泛，由于它主要進(jìn)行一些簡單的運(yùn)算，適用性強(qiáng)，并且方便攜帶，所以在許多的地方都必不可缺，比如在辦公，交易等

8、等。本系統(tǒng)主要介紹計算器實(shí)現(xiàn)簡易計算的這個詳細(xì)的過程，它的電路是以AT89C51單片機(jī)作為核心器件的，并且它的功耗低，能再3V的低壓下工作，有時也可按照要求提升一定的電壓。它的硬件部分主要由AT89C51單片機(jī)、按鍵、LCD1602顯示屏、指示燈系統(tǒng)等部分構(gòu)成。軟件部分，是在Keil平臺用C語言編寫程序，包括運(yùn)算、復(fù)位、延時、計算等。其次電路的設(shè)計會再proteus上面進(jìn)行仿真，以保障硬件電路的正確。</p><p&

9、gt;　　關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī)；LCD1602顯示屏；74LS08；按鍵；C語言。</p><p>　　引言：計算器是日常學(xué)習(xí)和生活中的好幫手， 比如對工科的學(xué)生來說，常常要用到基本的 +，-，* ，/ 運(yùn)算，備有一個科學(xué)計算器在手邊，可以把繁瑣的計算迅速解決，對學(xué)習(xí)事半功倍。單片機(jī)是一種集成的電路芯片，它是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU，存儲器（RAM、ROM），多種I/O

10、口和中斷系統(tǒng)，定時器/計時器等功能集成到一塊半導(dǎo)體芯片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計要制作的就是單片機(jī)于生活中最為常見的一種應(yīng)用——簡易計算器。本簡易計算器AT89C51單片機(jī)作為核心，可以顯示簡易的計算，簡易計算器顯示電路由LCD1602組成,硬件方面AT89C51單片機(jī)，晶振，按鍵， LCD1602顯示屏。</p><p><b>　　1、單片機(jī)及其應(yīng)用</b></p&g

11、t;<p>　　1.1 單片機(jī)介紹</p><p>　　單片機(jī)，全稱單片微型計算機(jī)，又稱微控制器，是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。它在硬、軟件系統(tǒng)和I/O口接口控制方面的能力都有獨(dú)特之處，它在組成、邏輯功能上也是具有了微機(jī)系統(tǒng)的基本條件的。但是，它畢竟是單片機(jī)，它的許多功能還得靠外接輸入/輸出設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這樣才能構(gòu)成實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系

12、統(tǒng)。舊的單片機(jī)的定義已不能滿足，所以在很多應(yīng)用場合被稱為范圍更廣的微控制器。</p><p>　　單片機(jī)是靠執(zhí)行程序來運(yùn)行的，并且可以隨著要求修改一些程序，已達(dá)到實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是一些比較特殊的獨(dú)特的功能，如果用別的器件這樣的功能，就會需要更多的力氣才能完成，有的甚至是無法做到的，這就更不用說它的成本以及商業(yè)價值了。所以用單片機(jī)以后，這些功能幾乎都可以通過單片機(jī)很容易就實(shí)現(xiàn)。</p><p

13、><b>　　1.2 單片機(jī)應(yīng)用</b></p><p>　　目前，單片機(jī)已經(jīng)以各種不同的方式融入我們的生活，大到科學(xué)研究，小到生活中的小機(jī)器，并且在許許多多的領(lǐng)域都是不可或缺的，像現(xiàn)在的各種智能的IC卡，醫(yī)療機(jī)器上面的的智能檢測，汽車、飛機(jī)等交通工具的智能導(dǎo)航系統(tǒng)，包括上面的錄音機(jī)、視頻攝像機(jī)都離不開單片機(jī)，更不用說一切自動的家用電器和一些智能機(jī)器了。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是電

14、子信息自動化時代必不可少的。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。，大致可分如下幾個范疇： </p><p>　?。?）在自動化和實(shí)時測控中的應(yīng)用 </p><p>　　（2）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和智能儀器設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　?。?）在交通設(shè)備領(lǐng)域和航天航空中的應(yīng)用 </p><p>　

15、　同時，單片機(jī)在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中也有著重要的地位。</p><p>　　1.3 AT89C51單片機(jī) </p><p>　　51單片機(jī)是單片機(jī)中的一個子系列，AT98C51也只是其中的一種,AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程、可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位的單片機(jī)。它的主要功能部件包括：</p><p>　?。?）8位的CPU。</p

16、><p><b>　　片內(nèi)振蕩器。</b></p><p>　　128字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　4KB的片內(nèi)程序存儲器。</p><p>　　尋址范圍為64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。</p><p>　　21個字節(jié)的專用寄存器。</p><p>　　4

17、個8位的并行I/O口。</p><p>　　一個全雙工的串行口。</p><p>　　2個16位的定時/計數(shù)器。</p><p>　　5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級。</p><p>　　111條指令，具有位尋址功能。</p><p>　　片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　

18、引腳的介紹：</b></p><p>　　P0口（P0.0~P0.7）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口。第二功能是訪問外部存儲器時，它分時作為低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)P0口作為普通輸入口時，應(yīng)先向口鎖存器寫“1”。 </p><p>　　P1口（P1.0~P1.7）P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口管腳寫入‘1’后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸

19、入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。</p><p>　　P2（P2.0~P2.7）口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，當(dāng)P2口被寫‘1’時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址‘1’時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存

20、器的內(nèi)容。</p><p>　　P3（P3.0~P3.7）口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口。當(dāng)P3口寫入‘1’后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口（第二功能），如下表所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p>

21、<p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /

22、RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2、LCD1602的工作原理</p><

23、;p>　　2.1選取LCD1602和原理</p><p>　　LCD是1968年之后發(fā)展起來的一種光電顯示元件，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是耗能特別低，這是其他顯示器件不可以比擬的。它的工作電壓在1.5V-6V，功耗小，壽命長與500000小時，響應(yīng)速度在10-200ms，并且工作溫度也很廣，在-20℃到+85℃。在本次設(shè)計中，我選的LCD1602顯示屏，主要是它是一個成品，這樣對我的設(shè)計的穩(wěn)定性有一定的保障。本身的L

24、CD是不發(fā)光，是由于給它施加電壓之后，造成的電場是LCD里的TN型液晶體排列發(fā)生改變，而形成不透光的部分從而看上去是顯示黑色[1]。</p><p>　　2.2 LCD1602 功能和指令實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本次LCD1602與單片機(jī)連接。接口引腳及功能如下：</p><p>　　BLK:背光源負(fù)極，接地；</p><p>　　BLA：

25、背光源正極，接+5V；</p><p>　　V0:液晶顯示的偏壓信號，通過電位器W1調(diào)節(jié)，1602的偏壓解決0V;</p><p>　　RS：接P1.2，決定傳輸類型是數(shù)據(jù)或命令，1-表示數(shù)據(jù)，0-表示命令；</p><p>　　R/W:接P1.6，讀/寫控制，1-表示讀，0-表示些；</p><p>　　E:接P1.3，使能端，高電平有效；

26、</p><p>　　DB0~DB7：數(shù)據(jù)端，連接P0口。</p><p>　　2.3 74 LS08的功能</p><p>　　74LS08的額定電源電壓為5V，最大可以在5.25V的電壓下工作，輸入低電平電壓0.8V，低電平電流輸出為8mA,高電平電壓輸出-400uA。</p><p><b>　　引腳、邏輯圖</b&g

27、t;</p><p>　　功能真值表 </p><p><b>　　L=低電平</b></p><p><b>　　H=高電平</b></p><p><b>　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊框架</b></p><p>　　3.1 硬件設(shè)計電路框圖<

28、/p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　3.2 實(shí)現(xiàn)原理框圖</p><p><b>　　原理框圖</b></p><p><b>　　4、硬件設(shè)計及仿真</b></p><p>　　電路的設(shè)計我會在proteus軟件上面進(jìn)行多次仿真

29、和改進(jìn)，這樣會省掉在制作的過程中一些不必要的返工。</p><p>　　4.1晶振、復(fù)位電路的設(shè)計</p><p>　　晶振的頻率得以單片機(jī)內(nèi)部頻率一樣，并且要合適，這里我就用12MHz的晶振頻率。</p><p>　　4.2按鍵電路的設(shè)計</p><p>　　在按鍵電路中,按鍵控制直接接在P1口，由于只是簡易計算就是4*4按鍵。</p

30、><p>　　4.3 LCD1602顯示電路的連接</p><p>　　在這之前得檢測LCD是否能正常顯示，然后，引腳之間的連接得保障不要接錯或者接反。</p><p>　　5、軟件設(shè)計 程序植入及調(diào)試（排除隱患）</p><p>　　本次設(shè)計是用C語言編寫程序，主要的程序模塊有按鍵編程，延時（中斷）編程，計算編程（+，-，*，/）和LCD16

31、02的顯示編程。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]姚金生 ，《元器件》（第三版）。北京:電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[2]譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社,200.</

32、p><p>　　[3]董少明，《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》，北京理工大學(xué)出版社，2009.</p><p><b>　　[4]</b></p><p><b>　　[5]</b></p><p><b>　　附件</b></p><p><b>　　附