計算器畢業(yè)論文-- 基于單片機的電子計算器設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目： 基于單片機的電子計算器設(shè)計 </p><p>　　學 院： 電子信息學院 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　計算器一般是指“電子計

2、算器”,該名詞由日文傳入中國。計算器是能進行數(shù)學運算的手持機器，擁有集成電路芯片，結(jié)構(gòu)簡單，功能較弱，但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉，因而廣泛運用于商業(yè)交易中，也是必備的辦公用品。</p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，但僅單片機方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)

3、構(gòu)、軟硬件結(jié)合，來加以完善。因此，單片機的應(yīng)用已經(jīng)越來越貼近生活，用單片機來實現(xiàn)一些電子設(shè)計也變得容易起來。計算器在人們的日常中是比較的常見的電子產(chǎn)品之一?？墒撬€在發(fā)展之中，以后必將出現(xiàn)功能更加強大的計算器，基于這樣的理念，本次設(shè)計是用單片機來設(shè)計的計算器。該設(shè)計系統(tǒng)是以 AT89C51 為單片機， P0 口作為輸入端，外接 4X4 的鍵盤。通過鍵盤掃描來對輸入數(shù)的控制，在 P1 口、P2 口接了驅(qū)動電路，用來保證 LED 的工作正常

4、。計算器將完成的功能有加，減，乘，除等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞:計算器，單片機，LCD，矩陣鍵盤</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Calculator generally refers to the electronic calculator, and the term is introduc

5、ed to China by the Japanese. The calculator with the IC chip, simple structure, and weak function is able to perform mathematical operations on handheld machine. But it is easy using, simple operation and low price. So i

6、t is widely used in commercial transactions, and is also an essential office supplies. </p><p>　　With the rapid development of science and technology in recent years, the application of SCM is the deepening

7、and promote the traditional controlling detection technologies that are increasingly updated. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core

8、component to use, but only the knowledge of the microcontroller is not enough, and should be based on the specific hardware architecture, hardware and software combinatio</p><p>　　KEYWORDS: calculator, MCU,

9、LCD, Matrix keyboard</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　計算器（calculator;counter）一般是指“電子計算器”，該名詞由日文傳入中國。計算器是能進行數(shù)學運算的手持機器，擁有集成電路芯片，結(jié)構(gòu)簡單，功能較弱，但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉，因而廣泛運用于商業(yè)交易中，也是必備的辦公用品之一。計算器一般由

10、運算器、控制器、存儲器、鍵盤、顯示器、電源和一些可選外圍設(shè)備及電子配件通過人工或機器設(shè)備組成。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展及計算器應(yīng)用的普及，人們發(fā)現(xiàn)在工業(yè)控制中，有很多時候需要在惡劣的環(huán)境中進行各種數(shù)據(jù)的采集、運算和控制。本設(shè)計是由單片機實現(xiàn)的模擬計算器，它不僅能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減乘除運算，而且還能使數(shù)據(jù)及其計算結(jié)果在數(shù)碼管上顯示出來，能夠?qū)崿F(xiàn)0-256的數(shù)字四則運算。本設(shè)計是用單片機AT89C51來控制，采用LCD1602液晶顯示讀取數(shù)據(jù)，軟

11、件部分是由C語言來編寫的。利用鍵盤和LCD1602設(shè)計一個簡單的數(shù)學計算器，可以完成簡單的如加，減，乘，除的四則運算，并將運算結(jié)果在LCD1602上顯示出來。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1研究背景1<

12、/b></p><p>　　1.1.1單片機發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2計算器系統(tǒng)現(xiàn)狀3</p><p>　　1.1.3選題意義及現(xiàn)狀3</p><p><b>　　1.2設(shè)計概要3</b></p><p>　　1.2.1設(shè)計目的3</p><p&

13、gt;　　1.2.2設(shè)計任務(wù)4</p><p><b>　　1.3設(shè)計思路4</b></p><p>　　1.3.1系統(tǒng)總體模塊圖4</p><p>　　1.3.2系統(tǒng)方案4</p><p>　　第2章 硬件設(shè)計6</p><p>　　2.1鍵盤輸入模塊設(shè)計6</p>&

14、lt;p>　　2.2 LCD顯示模塊設(shè)計7</p><p>　　2.3清零、音樂開關(guān)、開方和多次方運算功能模塊設(shè)計7</p><p>　　2.4電源模塊設(shè)計8</p><p>　　2.5主控模塊設(shè)計8</p><p>　　2.5.1 MSC-51芯片簡介9</p><p>　　2.5.2 AT89S52

15、9</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計11</p><p>　　3.1顯示程序設(shè)計11</p><p>　　3.2鍵掃程序設(shè)計11</p><p>　　3.3清零程序設(shè)計13</p><p>　　3.4聲音開關(guān)程序設(shè)計14</p><p>　　3.5總體設(shè)計15</p>

16、;<p>　　第4章 系統(tǒng)仿真及原理圖17</p><p>　　4.1 Proteus仿真17</p><p>　　4.2 Protel原理圖22</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試23</p><p>　　5.1問題與分析23</p><p>　　5.1.1硬件常見故障23</p&g

17、t;<p>　　5.1.2軟件調(diào)試23</p><p>　　5.2系統(tǒng)演示24</p><p>　　第6章 總結(jié)與展望27</p><p><b>　　6.1總結(jié)27</b></p><p><b>　　6.2展望27</b></p><p><

18、b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　附錄33</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b><

19、/p><p>　　1.1.1單片機發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　單片機的發(fā)展現(xiàn)狀：使用壽命長；低電壓與低功耗化；發(fā)展速度越來越快；從 8 位、16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，部分與主流C51系列兼容，部分與之不兼容，它們各具特色，互補互成?？v觀單片機的發(fā)展歷史，其有如下發(fā)展趨勢：</p><p><b>　　1、大容量、高性能</b>&l

20、t;/p><p>　　以往單片機內(nèi)的ROM為1KB～4KB,RAM 為64～128B。但在需要復(fù)雜控制的場合,該存儲容量是不夠的,必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求,須運用新的工藝,使片內(nèi)存儲器大容量化。目前,單片機內(nèi)ROM 最大可達64KB,RAM 最大為2KB。另外單片機進一步改變CPU的性能,加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù),可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指

21、令速度最高者已達100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并加強了位處理、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10 倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度,可以使用軟件模擬其I/O 功能,由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。</p><p><b>　　2、串行擴展技術(shù)</b></p><p>　　在

22、很長一段時間里,通用型單片機通過三總線結(jié)構(gòu)擴展外圍器件成為單片機應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價位OTP(One Time Programble)及各種特殊類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展,加之處圍接口不斷進入片內(nèi),推動了單片機“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是I2C、SPI 等串行總線的引入,可以使單片機的引腳設(shè)計得更少,單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。</p><p>　　3、低功耗CMOS化</p><p&

23、gt;　　MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW,而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右,隨著對單片機功耗要求越來越低,現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低,但由于其物理特征決定其工作速度不夠高,而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點,這些特征,更適合于在要求低功耗,

24、電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。</p><p><b>　　4、微型單片化</b></p><p>　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)等集成在一塊單一的芯片上,增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)等都集成在單一的芯片上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大

25、。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機芯片。 此外,現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎,使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。</p><p>　　5、主流與多品種共存</p><p>　　現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多,各具特色,但仍

26、以80C51為核心的單片機占主流,兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品,ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭,中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增,與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢,占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品,日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi),這種情形

27、將得以延續(xù),將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面,走的是依存互補,相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p>　　1.1.2計算器系統(tǒng)現(xiàn)狀</p><p>　　計算器一般由存儲器、鍵盤和機器設(shè)備等組成。鍵盤是計算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。為減小計算器的尺寸，一鍵常常有多種功能。顯示器是計算器的輸出部件，有發(fā)光二極管顯示器或液晶顯示器等。除顯示計算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯誤指示

28、等。計算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能，計算器都采用CMOS工藝制作的大規(guī)模集成電路，并在內(nèi)部裝有定時不操作自動斷電電路。</p><p>　　1.1.3選題意義及現(xiàn)狀</p><p>　　計算器（calculator;counter）一般是指“電子計算器”，該名詞由日文傳入中國。計算器是能進行數(shù)學運算的手持機器，擁有集成電路芯片，結(jié)構(gòu)簡單，

29、功能較弱，但由于它使用方便、操作簡單、價格低廉，因而廣泛運用于商業(yè)交易中，也是必備的辦公用品之一。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展及計算器應(yīng)用的普及，人們發(fā)現(xiàn)在工業(yè)控制中，有很多時候需要在惡劣的環(huán)境中進行各種數(shù)據(jù)的采集、運算和控制。</p><p><b>　　1.2設(shè)計概要</b></p><p><b>　　1.2.1設(shè)計目的</b></p>

30、;<p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計，應(yīng)用《單片機應(yīng)用基礎(chǔ)》《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》等所學相關(guān)知識及查閱資料，完成簡易計算器的設(shè)計，以達到理論與實踐更好的結(jié)合、進一步綜合運用所學知識設(shè)計的能力的目的。</p><p>　　通過本次設(shè)計的訓練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認識，并具備一定程度的設(shè)計能力。</p><p><b&

31、gt;　　1.2.2設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.了解單片機的基本原理。</p><p>　　2.學習電子計算機制作基本原理及方法。</p><p>　　3.熟練掌握PROTEL軟件。</p><p>　　4.會用KEIL編程，具有一定的編程能力。</p><p>　　5.設(shè)計制作電子計算器硬件

32、及軟件系統(tǒng)。</p><p><b>　　6.撰寫畢業(yè)論文。</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計思路</b></p><p>　　1.3.1系統(tǒng)總體模塊圖</p><p><b>　　圖1-1總體模塊圖</b></p><p>　　整個系統(tǒng)由

33、電源給51單片機和LCD液晶顯示提供電源使其工作，當外接按鍵輸入有效數(shù)值和運算模式時，通過主控芯片實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　1.3.2系統(tǒng)方案</b></p><p>　　經(jīng)過反復(fù)推敲最終確定系統(tǒng)采用以下方案：</p><p>　?。?）采用AT89S52作為主控芯片；</p><p>　?。?）

34、顯示模塊使用LCD1602液晶顯示屏；</p><p>　?。?）輸入模塊使用4*4矩陣鍵盤；</p><p>　?。?）AC清零按鍵使用獨立按鍵并接入單片機外部中斷引腳；</p><p>　?。?）聲音提示開關(guān)按鍵使用獨立按鍵并接入單片機外部中斷引腳；</p><p>　?。?）平方和開方按鍵由開發(fā)板上的獨立按鍵實現(xiàn)；</p>

35、<p>　?。?）電源采用LM7805穩(wěn)壓電路。</p><p><b>　　第2章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　2.1鍵盤輸入模塊設(shè)計</p><p>　　計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是

36、采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用四條I/O 線作為行線，四條I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O 口的利用率。</p><p><b>　　矩陣鍵盤的設(shè)計：</b></p><p><b>　　圖2-1矩陣鍵盤</b></p><p>　　圖2

37、-1矩陣鍵盤鍵值與其功能對應(yīng)表如下：</p><p>　　表2-1按鍵功能對照</p><p>　　對照 </p><p>　　鍵值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - / = . </p>&l

38、t;p>　　功能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - / = 點 </p><p>　　2.2 LCD顯示模塊設(shè)計</p><p>　　LCD1602，工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符（16列2行），故簡稱1602。1602LCD 液晶具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，顯

39、示速度較快，界面友好等而得到廣泛應(yīng)用，因此使用1602液晶顯示屏，可以方便的顯示多種字符，特別適用于單片機計算器的雙行顯示。</p><p>　　液晶顯示模塊的設(shè)計：</p><p><b>　　圖2-2液晶顯示</b></p><p>　　2.3清零、音樂開關(guān)、開方和多次方運算功能模塊設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計要

40、求在任何時候按下AC清零鍵，都必須退出當前操作，數(shù)據(jù)清零，準備下一次的運算，故應(yīng)采用獨立鍵盤產(chǎn)生下降沿輸入給單片機外部中斷處理。</p><p>　　對于聲音開關(guān)按鍵，由于要求隨時關(guān)閉或打開聲音提示，本設(shè)計也采用獨立按鍵產(chǎn)生下降沿輸入給單片機的外部中斷處理。</p><p>　　而開方或多次方運算，則可與矩陣鍵盤一起檢測，也當做一個運算符處理。具體功能按鍵設(shè)計如下圖：</p>

41、<p><b>　　圖2-3功能按鍵設(shè)</b></p><p>　　圖中，AC為清零按鍵、KeyBeep為聲音開關(guān)按鍵、KeySqrt為開方按鍵、KeyPow為多次方按鍵。</p><p><b>　　2.4電源模塊設(shè)計</b></p><p>　　由于AT89S52和LCD1602都是采用5V供電，而且其他模

42、塊功能也采用5V電平，本系統(tǒng)采用LM7805作為穩(wěn)壓芯片，經(jīng)過初級和次級的電容濾波，最終得到穩(wěn)定的5V電壓供給系統(tǒng)使用。</p><p><b>　　圖2-4電源</b></p><p><b>　　2.5主控模塊設(shè)計</b></p><p>　　2.5.1 MSC-51芯片簡介</p><p>　

43、　MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu):</p><p>　　圖2-5單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。其復(fù)位電路圖如下：</p><p><b>　　圖2-6復(fù)位電路</b></p><p>　　2.5.2 AT89S52</p><p>　　AT8

44、9S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 DIP封裝Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。</p><p>

45、;　　AT89S52的最大優(yōu)點是可以在線編程，在調(diào)試程序的時候，可直接帶電燒錄程序，燒錄完成即可自動復(fù)位運行，非常適合調(diào)試程序。而且AT89S52可編程一千多次以上，的確是一種價格低廉的開發(fā)芯片。</p><p>　　單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計：</p><p><b>　　圖2-7最小系統(tǒng)</b></p><p><b>　　第3章 軟件

46、設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1顯示程序設(shè)計</b></p><p>　　LCD1602在上電以后，應(yīng)該先等待50毫秒左右，讓其內(nèi)部芯片初始化后再對其進行操作。在對其操作時，應(yīng)參考其時序圖，先把命令寫入其內(nèi)部寄存器設(shè)置它的工作方式和狀態(tài)。要顯示數(shù)據(jù)的時候，先設(shè)置好顯示坐標，再往里面寫入要顯示的ASCII碼，LCD則通過刷新和替換來顯示新的數(shù)

47、據(jù)。其程序流程圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-1顯示程序流程圖</p><p>　　其程序位于后面附錄 </p><p><b>　　3.2鍵掃程序設(shè)計</b></p><p>　　由于矩陣鍵盤采用4行4列的結(jié)構(gòu)，每一行每一列各對應(yīng)一個I/O口，故程序應(yīng)該逐行查詢，一旦查詢到有某一行的按鍵被按下了，則根據(jù)讀取到

48、的I/O總線口的數(shù)據(jù)即可查詢到是哪一列的按鍵被按下了，最后對應(yīng)行列返回一個按鍵值回主函數(shù)。</p><p><b>　　其程序流程圖如下：</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</

49、b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖3-2 矩陣鍵盤程序流程圖</p><p><b>　　其程序位于后面附錄</b></p><p><b>　　3.3清零程序設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求以及硬件

50、結(jié)構(gòu)，AC按鍵直接接入單片機外部中段0，則程序應(yīng)使用中斷來清除各數(shù)據(jù)存儲變量達到清零的目的，并把清零標志位至1，在主程序中不斷查詢標志位，若為1，則清零后。其程序框圖如下圖：</p><p>　　圖3-3清零程序流程圖</p><p><b>　　其程序如下：</b></p><p>　　/***清零中斷程序******/</p>

51、<p>　　void EX0_int() interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(beepflag==1)//若開聲音則每一次按鍵均鳴叫</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0;<

52、;/b></p><p>　　delayms(100);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　lcdwrite_com(0x01); //顯示清屏</p><p>　　lcd_setxy(0,0

53、);</p><p>　　lcdwrite_data('0');</p><p>　　lcd_setxy(0,0);</p><p>　　num='N'; //數(shù)字初始化</p><p>　　keynum1=0,keynum2=0,sign=0;</p><p>　　ans1=0

54、,ans2=0,ans=0,point=0;</p><p>　　conflag=0,newcalc=0;</p><p><b>　　ac=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.4聲音開關(guān)程序設(shè)計</p><p>　　根據(jù)要求，聲音開

55、關(guān)使用外部中斷1來處理，當按下聲音開關(guān)時，觸發(fā)單片機進入外部中斷1，在中斷程序里，通過對聲音開關(guān)標志位取反，在按鍵掃描過程中，加入對聲音標志位的判斷，若為1，則發(fā)出聲音，即可實現(xiàn)聲音提示功能。其程序框圖如下圖：</p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖3-4聲音開關(guān)程序流程圖</p><p><b>　　其程序如

56、下：</b></p><p>　　/***聲音中斷程序******/</p><p>　　void EX1_int() interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p><p>　　beepflag=~beepflag;</p><p>　　if(beepflag

57、==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　delayms(100);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p>&

58、lt;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.5總體設(shè)計</b></p><p>　　整體程序包括：電子計算器.C、lcd1602.C和lcd1602_8.h</p><p>　　本系統(tǒng)采用大小循環(huán)嵌套方式的軟件設(shè)計思想，大循環(huán)則

59、一直在運行，使計算器一直處于工作狀態(tài)，并不斷掃描按鍵，小循環(huán)用于識別數(shù)字是否輸入完，一旦檢測到輸入的是運算符，則轉(zhuǎn)換輸入數(shù)值并儲存起來，最后按下等于號以后則根據(jù)運算符計算兩個數(shù)值的大小，并通過LCD顯示。</p><p>　　軟件系統(tǒng)總框圖如下：</p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　是</b>

60、;</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否 </b><

61、;/p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖3-5 總程序流程圖</p><p><b>　　其程序位于后面附錄</b></p><p>　　第4章 系統(tǒng)仿真及原理圖</p><p

62、>　　4.1 Proteus仿真</p><p><b>　　系統(tǒng)仿真圖見下圖：</b></p><p><b>　　圖4-1系統(tǒng)仿真圖</b></p><p><b>　　圖4-2加法運算</b></p><p><b>　　圖4-3減法運算</b>

63、;</p><p><b>　　圖4-4乘法運算</b></p><p><b>　　圖4-5除法運算</b></p><p><b>　　圖4-6開根號運算</b></p><p><b>　　圖4-7冪運算</b></p><p&g

64、t;<b>　　圖4-8錯誤提示1</b></p><p><b>　　圖4-9錯誤提示2</b></p><p>　　4.2 Protel原理圖 </p><p><b>　　系統(tǒng)原理圖見下圖：</b></p><p>　　圖4-10系統(tǒng)原理圖</p><

65、p><b>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1問題與分析</b></p><p>　　5.1.1硬件常見故障</p><p>　　1、邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。</p><p>　　2、元器件失效：有

66、兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。</p><p>　　3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。</p><p>　　4、電源故障：若樣機由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線

67、和插座不對，功率不足，負載能力差等。</p><p><b>　　5.1.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：</p><p>　　1、編寫程序并查錯；</p><p>　　2、在 C 語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序</p><p>　　3、對程序進行編譯連接，并及時

68、發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；</p><p><b>　　4、改正錯誤。</b></p><p>　　在本次調(diào)試中出現(xiàn)的問題有：</p><p>　　1、在程序中有的函數(shù)名未定義；</p><p>　　2、在抄錄程序時，少錄入一些字符，如： ”“{”“-”“；、 、等符號，而出現(xiàn)錯誤；</p><p>

69、　　3、有一些函數(shù)名錄入時少寫一個字母或順序顛倒；</p><p>　　4、沒有注意函數(shù)名的調(diào)用及定義；</p><p>　　5、芯片引腳定義出錯而導(dǎo)致沒有實驗現(xiàn)象。</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)演示</b></p><p><b>　　整體圖的照片：</b></p><

70、;p>　　圖5-1未工作時系統(tǒng)</p><p><b>　　各項功能測試：</b></p><p><b>　　表5-1功能測試</b></p><p>　　加法測試 減法測試</p><p><b>　　表5-2功

71、能測試</b></p><p>　　乘法測試 除法測試</p><p><b>　　表5-3功能測試</b></p><p>　　開方測試 多次方運算測試</p><p>&

72、lt;b>　　表5-4功能測試</b></p><p>　　錯誤提示測試1 錯誤提示測試2</p><p>　　由以上測試結(jié)果可知，計算器的各項功能正常，基本能達到設(shè)計要求。下面將進行多次測試，以檢驗計算器的性能指標。</p><p>　　本次對計算器的功能進行多次測量，其測試結(jié)果如下表：&

73、lt;/p><p>　　表5-5功能多次測量</p><p>　　次數(shù) 第一運算數(shù) 運算符號 第二運算數(shù) 運算結(jié)果 實際結(jié)果</p><p>　　1 524 + 5624.563 6148.5629882 6148.563 </p><p>　　2

74、 55914 - 264.51 55649.4882811 55649.49</p><p>　　3 562 * 2 1124 1124</p><p>　　4 67 / 7.5

75、 8.933334 8.93333333</p><p>　　5 8 （無輸入） 2.828427 2.28427125</p><p>　　6 9 ^ 2 81 81</p>&l

76、t;p>　　7 （無輸入） + 19 100 100</p><p>　　8 （無輸入） （無輸入） 10 10</p><p>　　9 42 / 0 math er

77、ror 錯誤</p><p>　　10 -64 （無輸入） math error 錯誤</p><p>　　結(jié)果分析：對比運算結(jié)果和實際結(jié)果可知，進行一般的整形運算計算器能準確無誤計算出來，但是當進行浮點運算時候，會產(chǎn)生精度丟失或者是有尾數(shù)產(chǎn)生，這是因為單片機對的浮點運算功能差，而且在keil開發(fā)環(huán)境中，float型和do

78、uble型浮點數(shù)的精度都是一樣的，其小數(shù)點的有效數(shù)字位數(shù)都是6~7位，這就決定了本設(shè)計的計算器的浮點數(shù)精度有限，只能通過小數(shù)點補償來減少浮點數(shù)運算誤差。另外，由連續(xù)運算、新一輪運算測試、錯誤提示測試的結(jié)果以及運算過程中的AC清零、聲音開關(guān)設(shè)置可見，本設(shè)計的計算器的功能基本能實現(xiàn)。但是，由實際操作可發(fā)現(xiàn)本設(shè)計存在以下不足：</p><p>　?。?）某些按鍵不夠靈敏，導(dǎo)致需要按很多次才能輸入；</p>

79、<p>　?。?）當運算式子超過屏幕范圍時，不能通過移動屏幕來完全顯示式子；</p><p>　?。?）當連續(xù)出現(xiàn)錯誤操作時，如連續(xù)輸入減號，程序不能自動復(fù)位，會產(chǎn)生連續(xù)錯誤；</p><p>　?。?）沒有刪除輸入功能，當輸入出錯時，只能通過清零后重新輸入；</p><p>　　（5）沒有數(shù)據(jù)溢出提示功能。</p><p>&l

80、t;b>　　第6章 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　6.1總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過多次測量與調(diào)試，本計算器基本能實現(xiàn)設(shè)計要求中的功能。在設(shè)計的過程中，也遇到了不少的困難，例如在LCD上顯示任意位整數(shù)，顯示任意位小數(shù)，在輸入小數(shù)的時候小數(shù)點的處理問題，連續(xù)運算的結(jié)果保存與清空問題等等。最后通過不斷的查閱資料，請教別人，修改

81、程序，下載調(diào)試等過程，終于把遇到的問題逐一解決了。雖然某些問題解決得不夠完美，但是都是經(jīng)過自己的思考和努力解決的，在此過程自己也學到了很多東西，例如學會了矩陣鍵盤的掃描技術(shù)、LCD接口技術(shù)、LCD的顯示技術(shù)、中斷技術(shù)等等，這些技術(shù)對熟練單片機的使用以及單片機項目開發(fā)是非常有幫助的。在設(shè)計的過程中的思考解決問題的思路和方法對以后的工作和生活都是非常有幫助的。</p><p><b>　　6.2展望<

82、/b></p><p>　　單片機程序運行可靠，并且可以修改，通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是一些獨特的功能。通過使用單片機編寫的程序?qū)崿F(xiàn)高智能、高效率和更高的可靠性。</p><p>　　本設(shè)計是由單片機實現(xiàn)的模擬計算器，它不僅能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減乘除運算，而且還能使數(shù)據(jù)及其計算結(jié)果在數(shù)碼管上顯示出來，能夠?qū)崿F(xiàn)0-256的數(shù)字四則運算。本設(shè)計是用單片機AT89C51來控制，采用LC

83、D1602液晶顯示讀取數(shù)據(jù)，軟件部分是由C語言來編寫的。利用鍵盤和LCD1602設(shè)計一個簡單的數(shù)學計算器，可以完成簡單的如加，減，乘，除的四則運算，并將運算結(jié)果在LCD1602上顯示出來。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]馬忠梅等編著.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計,北京:北京航空航天大學出版社,2007</p>&l

84、t;p>　　[2]李云剛等編著.單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,北京:中國水利水電出社,2008</p><p>　　[3]張軍編著.AVR單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例,西安:中國電力出版社,2005</p><p>　　[4]李建忠編著.單片機原理及應(yīng)用,西安：西安電子科技大學出版社,2011</p><p>　　[5] 吳寧.80X86/Pentium 微型計算機

85、原理及應(yīng)用[M], 北京:電子社,2004</p><p>　　[6] 蔡美琴.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用[M],北京:高等教社,2003</p><p>　　[7] 肖金球.單片機原理與接口技術(shù)[M],北京: 清華大學出版社2004</p><p>　　[8] 郭天祥.新概念51單片機C語言教程:入門、提高、開發(fā)、拓展全攻

86、 略,北京:電子工業(yè)出版社,2009</p><p>　　[9] 譚浩強.從語言程序設(shè)計,第三版,北京:清華大學出版社,2005</p><p>　　[10]徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設(shè)計,第二版,北京：北京航天航空大學出版社,2004.9</p><p>　　[11]孫育才等.MCS-51 系列單片微型計算機及其應(yīng)用,第四版:東南大學出版社,2004

87、.3</p><p>　　[12]李萍等.智能儀器實驗指導(dǎo)書，大連：大連交通大學,2007.9</p><p>　　[13]單片機應(yīng)用技術(shù)（C 語言）：中國勞動社會保障出版社，2006.6</p><p>　　[14]朱定華著.單片機原理與接口技術(shù)：電子工業(yè)出版社,2001.4</p><p>　　[15]王宜懷.劉曉升等著,嵌入式應(yīng)用技術(shù)基

88、礎(chǔ)教程,北京:清華大學出版社,2005.7</p><p>　　[16]王威著.HCS12 微控制器原理及應(yīng)用,北京:北京航空航天大學出版社,2007.10</p><p>　　[17]周立功.單片機實驗與實踐,北京:北京航空航天大學出版社,2004.3.26</p><p>　　[18]孫育才等.MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用,第四版:東南大學出版社.20

89、04.3</p><p>　　[19] Behzad Razavi,Design of Analog CMOS Integrated Circuits[M],2001</p><p>　　[20]V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov.Thermostatting System Using a Single-ChipMicrocomputer and Thermoelec

90、tric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002 </p><p>　　[21] Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scale[J]. Powder and Bulk Engineering,1995 </p><p>　　[22]Meehan Joanne,Muir Li

91、ndsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriers[J],TQM Journal. 2008 </p><p>　　[23] Lee Jri.High-Speed Circuit Designs for Transmittersin Broad-band Data Links: IEEE Journal of Solid-State Circuits[J]. 2

92、006 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題是在**導(dǎo)師的直接關(guān)懷和耐心指導(dǎo)下完成的。在整個設(shè)計期間，*老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、一絲不茍的工作作風、無私的奉獻品德、高度的責任感和實干的精神對我影響至深，使我受益終生，在此向張老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。</p><p>　　在論文完成之時，再次感謝導(dǎo)師在諸多

93、學術(shù)上的指導(dǎo)和生活上的關(guān)懷，我會終生銘記導(dǎo)師的教誨，學習恩師的品格，在今后的人生道路上再接再厲，無愧于恩師的栽培，還要向在實驗和論文完成過程中給予我?guī)椭耐瑢W們表示衷心的感謝！</p><p>　　最后，向幫助過我的各位老師和同學表示深深的謝意！</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　1、電子計算器.C

94、</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　#include "lcd1602_8.h"</p><p>　　uint temp,num;//鍵盤掃描數(shù)值</p><p&g

95、t;　　uchar keynum1=0,keynum2=0,sign=0,i=0,j=0; //按鍵計數(shù)，符號標示</p><p>　　uchar num1[8]={0},num2[8]={0}; //按鍵存儲數(shù)組</p><p>　　float ans1=0,ans2=0,ans=0,point=0; //運算數(shù)據(jù)</p><p>　　bit conflag=0

96、; //繼續(xù)運算標志位</p><p>　　bit newcalc=0;//新運算標志</p><p>　　bit ac=0;//清零標志,1為清零</p><p>　　bit beepflag=0; //蜂鳴器標志位</p><p>　　bit sqrtflag1=0;//開方1標志位</p><p>　

97、　bit sqrtflag2=0;//開方2標志位</p><p>　　bitpowflag=0;</p><p>　　sbit keybeep=P3^3;//蜂鳴器開關(guān)按鍵</p><p>　　sbit beep=P3^7; //蜂鳴器控制口</p><p>　　sbit keysqrt=P3^4;//開方按鍵</p>

98、<p>　　sbit keypow=P3^5;//任意次方按鍵</p><p>　　uchar keyscan();</p><p>　　void maininit(void);</p><p>　　/****主程序***/</p><p>　　void main(void)</p><p><b>

99、;　　{</b></p><p>　　maininit();//初始化</p><p>　　while(1)//整個系統(tǒng)大循環(huán)，讓計算器一直處于工作狀態(tài)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(1)//第一運算數(shù)掃描</p><p><b>

100、;　　{</b></p><p><b>　　if(ac==1)</b></p><p>　　break; //若清零，則退出輸入</p><p>　　if((keyscan()!='N')&&((num>=0&&num<=9)||num=='.')) /

101、/記錄按下的數(shù)字</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(newcalc==1) //新一次運算開始</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lcdwrite_com(0x01);//清屏</p><p>　　newcalc=

102、0;</p><p>　　lcd_setxy(0,0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(keynum1<=7) //限制輸入位數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num=='.&#

103、39;)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lcdwrite_data('.');//顯示小數(shù)點</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　lc

104、dwrite_num1(num);</p><p>　　num1[keynum1]=num;</p><p>　　keynum1++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(num=='+&

105、#39;||num=='-'||num=='*'||num=='/'||num=='='||num=='^'||keysqrt==0) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(keynum1==0&&num1[0]==0) //若直接輸入運

106、算符而沒有輸入數(shù)字則執(zhí)行連續(xù)運算</p><p><b>　　{</b></p><p>　　here:ans1=ans;</p><p><b>　　sign=num;</b></p><p>　　lcdwrite_com(0x01);</p><p>　　delaym

107、s(5);</p><p>　　lcd_setxy(0,0);</p><p>　　lcdwrite_float(ans1);</p><p>　　if(sqrtflag2!=1&&num!='N')</p><p>　　lcdwrite_data(num);</p><p><b

108、>　　break; </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;keynum1>0;i++) //計算按下的數(shù)字的大小</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num1[i]!='.')

109、</p><p>　　ans1=ans1*10+num1[i];</p><p>　　else if(num1[i]=='.')</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　keynum1--;</p><p><b>　　}</b>

110、</p><p>　　for(keynum1--,i++,j=0;keynum1>0;j++,i++,keynum1--)</p><p>　　point=point*10+num1[i];</p><p>　　for(;j>0;j--)</p><p>　　point*=0.1;</p><p>　　an

111、s1=ans1+point;</p><p>　　sqrtflag1=0; //清除開方標志</p><p>　　sqrtflag2=0;//清除開方標志</p><p>　　if(keysqrt==0) //計算開方</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delaym

112、s(5);</p><p>　　if(keysqrt==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(beepflag==1) //若開聲音則每一次按鍵均鳴叫</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0

113、;</b></p><p>　　delayms(100);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ans=sqrt(ans1);</p><p>　　sqrtflag1=1;</p&g

114、t;<p>　　lcdwrite_data(0xe8);</p><p>　　while(keysqrt==0);</p><p>　　delayms(10);</p><p>　　while(keysqrt==0);</p><p><b>　　break;</b></p><p>

115、;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　sign=num; //記住運算符號</p><p>　　lcdwrite_data(num);</p><p>　　break; //輸入運算符號則退出第一運算數(shù)的輸入</p><

116、p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(ac==1)</b><

117、/p><p>　　break; //若清零，則退出輸入</p><p>　　if(sqrtflag1==1) //若第一次按鍵為開方，則直接顯示結(jié)果</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>

118、　　}</b></p><p>　　if((keyscan()!='N')&&((num>=0&&num<=9)||num=='.')) //記錄按下的數(shù)字</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(keynum2<=7)&l

119、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num=='.')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lcdwrite_data('.');//顯示小數(shù)點</p><p><b>　　}&l

120、t;/b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　lcdwrite_num1(num);</p><p>　　num2[keynum2]=num;</p><p>　　keynum2++;</p><p><b>　　}</b></p&

121、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　else if(num=='='||keysqrt==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　sqrtflag2=0;//清除開方標志</p><p>　　if(keysqrt==0)

122、 //進入開方 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(5);</p><p>　　if(keysqrt==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　sqrtflag2=1; //開方標志</p>

123、<p>　　lcdwrite_data(0xe8); //寫開方符號</p><p>　　if(beepflag==1)//若開聲音則每一次按鍵均鳴叫</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　delayms(10

124、0);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(keysqrt==0);</p><p>　　delayms(10);</p><p>　　while(keysqrt==0);</p&g

125、t;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　point=0;</b></p><p>　　for(i=0;keynum2>0;i++) //計算按下的數(shù)字的大小</p><p><b>

126、;　　{</b></p><p>　　if(num2[i]!='.')</p><p>　　ans2=ans2*10+num2[i];</p><p>　　else if(num2[i]=='.')</p><p><b>　　break;</b></p><

127、;p>　　keynum2--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(keynum2--,i++,j=0;keynum2>0;j++,i++,keynum2--)</p><p>　　point=point*10+num2[i];</p><p>　　for(;j>0;j-

128、-)</p><p>　　point*=0.1;</p><p>　　if(sqrtflag2!=1)</p><p>　　lcdwrite_data(num);</p><p>　　ans2=ans2+point;</p><p>　　break;//輸入等于號則退出第二運算數(shù)的輸入</p><