1、專業：電子信息工程1111班指導老師： 姓 名： 學號：摘 要近年來隨著科技的飛速發展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統中，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，還應根據具體硬件結構、軟硬件結合，來加以完善。計算機在人們的日常生活中是比較常見的電子產品之一。可是它還在發展之中，以后必將出現功能更加強大的計算機，基于這樣的理念，本次設計是用AT89S51單片機、LCD顯示器、控制按鍵為元件來設計的計算器。利用此設計熟悉單片機微控制器及C語言編程，對其片資源及各個I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握Micr

2、osoft Visual C+ 6.0應用程序開發環境，常用的LCD顯示器的使用方法和一般鍵盤的使用方法。關鍵字：AT89C51 LCD 控制按鍵 第一章 簡介1.1 課題簡介當今社會，隨著人們物質生活的不斷提高，電子產品已經走進了家家戶戶，無論是生活或學習，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電子產品，大型復雜的計算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯。計算器作為一種快速通用的計算工具方便了用戶的使用。計算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。本設計著重在于分析計算器軟件和開發過程中的環節和步驟，并從實踐經驗出發對計算器設計做了詳細的分析和研究。單片機由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應用于家用

3、電器、工業控制等領域中。在工業生產中。單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。本系統就是充分利用了8051芯片的I/O引腳。系統以采用MCS-51系列單片機Intel8051為中心器件來設計計算器控制器，實現了能根據實際輸入值顯示并存儲的功能，計算程序則是參照教材。至于位數和功能，如果有需要可以通過設計擴充原系統來實現 。1.2 設計目的通過本次課題設計，應用單片機應用基礎、計算機應用基礎等所學相關知識及查閱資料，完成簡易計算器的設計，以達到理論與實踐更好的結合、進一步提高綜合運用所學知識和設計的能力的目的

4、。通過本次設計的訓練，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設計有一個比較感性的認識，并具備一定程度的設計能力。第二章 硬件系統設計硬件系統是指構成微機系統的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。單片機實質上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統。本設計選用以AT89S51單片機為主控單元。顯示部分：采用LCD靜態顯示。按鍵部分，采用4*4鍵盤。2.1 鍵盤接口電路計算機輸入數字和其他功能按鍵時要

5、用到很多按鍵，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樣的方式，而是采用矩陣鍵盤的方式。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置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的數量就為4*4個。這樣行列式鍵盤結構能有效的提高單片機系統中I/O口的利用率。計算器的鍵盤布局如圖3.2所示：一般有16個鍵組成，在單片機中正好有一個P端口實現16個按鍵功能，這種形式在單片機系統中最常用。圖3.2 矩陣鍵盤內部電路2.2 LCD顯示模塊本設計采用LCD液晶顯示器來顯示輸出數據。LCD的特性有：1、+5V電壓，對比可調度；2、內含

6、復位電路；3、提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能；4、有80字節顯示數據存儲器DDRAM;5、內建有160個5X7點陣的字型的字符發生器CGROM;6、8個可由用戶自定義的5X7的字符發生器CGRAM。本設計通過D0-D7引腳向LCD寫指令字或寫數據以使LCD實現不同的功能或顯示相應的數據。其接口電路如圖3.3所示。 圖3.3 LCD接口電路LCD的引腳說明如表3.1所示： 表3.1 LCD的引腳說明符號引腳說明符號引腳說明VSS電源地DB4Data I/OVDD電源正極（+5V）DB5Data I/OV0液晶顯示偏壓輸入DB6Data I/ORS數據/命令選擇

7、端（H/L）DB7Data I/OR/W讀寫控制信號（H/L）CS1片選IC1信號E使能信號CS2片選IC2信號DB0Data I/ORST復位端（H：正常工作，L：復位）DB1Data I/OVEE負電源輸出（-10V）DB2Data I/OBLA背光源正極（+4.2）DB3Data I/OBLK背光源正極第三章 軟件設計3.1 匯編語言和C語言的特點及選擇本設計是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環節。在單片機的應用系統程序設計時，常用的是匯編語言和C語言。機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運

8、算豐富，表達化類型多樣化，數據結構類型豐富，具有結構化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現在單片機的發展已經達到了很高的水平，內部的各種資源相當的豐富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用C語言編寫軟件程序。主程序的設計詳見附錄三。 3.2 鍵掃程序設計鍵掃程序的過程為：開始時，先判斷是否有鍵閉合，無鍵閉合時，返回繼續判斷，有鍵閉合時，先去抖動，然后確定是否有鍵按下，若無鍵按下，則返回繼續判斷是否有鍵閉合，若有鍵按下，則判斷鍵號，然后釋放，若釋放按鍵完畢，則返回，若沒有釋放按鍵，則返回繼續釋放。3.3 算術運算

9、程序設計算術運算程序的過程為：先判斷輸入的運算符是+、-、*、/ 中的哪一個，若是+或-，則要判斷運算結果是否溢出，溢出則顯示錯誤信息，沒溢出就顯示運算結果，若是/，則要先判斷除數是否為零，為零就顯示錯誤信息，不為零則顯示運算結果，若是-，則直接顯示運算結果。3.4 顯示程序設計顯示程序的過程為：顯示開始時，先進行LCD的初始化，判斷是否顯示漢字或ACSII碼或圖形，若不顯示，則返回，若顯示的是漢字或ACSII碼，則進行相應功能的設置，然后送地址和數據，再判斷是否顯示完,顯示完則返回，沒有顯示完則繼續送地址，若顯示的是圖形，則先進行相應功能的設置，再送行地址和列地址，然后送數據，最后判斷是否顯

10、示完，顯示完則返回，沒有顯示完則繼續送行地址和列地址。第四章 系統調試與存在的問題4.1 硬件調試常見故障：1、邏輯錯誤：它是由設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。2、元器件失效：有兩方面的原因：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。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時好時壞，經不起振動；走線和布局不合理也會引起系統可靠性差。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計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負載能力差

11、等。調試方法：包括多級調試和聯機調試。在調試過程中要針對可能出現的故障認真分析，直至檢查出原因并排除。本次硬件調試過程中，對所出現的問題進行了認真的分析和改正，最后能夠很好的達到設計要求的效果。4.2 軟件調試軟件調試一般分為以下四個階段：1、 編寫程序并查錯；2、在C語言的編譯系統中編譯源程序3、對程序進行編譯連接，并及時發現程序中存在的錯誤；4、改正錯誤。在本次調試中出現的問題有：1、在程序中有的函數名未定義；2、在抄錄程序時，少錄入一些字符，如：“；”、“”、“-”等符號，而出現錯誤；3、有一些函數名錄入時少寫一個字母或順序顛倒；4、沒有注意函數名的調用及定義；5、芯片引腳定義出錯而導致

12、沒有實驗現象。在軟件調試過程中，對出現的錯誤進行了認真的分析和修改，多次調試成功后，能夠很好的達到既定的設計效果。總 結我的題目是簡易計算器的設計，對于我們這些實踐中的新手來說，這是一次考驗。怎樣才能找到課堂所學與實際應用的最佳結合點？怎樣讓自己的業余更接近專業？怎樣讓自己的計劃更具有序性，而不會忙無一用？這都是我們所要考慮和努力的。這次課程設計我學到很多很多的東西，學會了怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現這個計劃，并掌握了在執行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上沒有學到過的知識，掌握了一種系統的研究方法，可以進行一些簡單的編程。通過這次課程設計

13、使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，例如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對C語言掌握得不夠好等。在這里也真誠地對所有關心我、幫助我、鼓勵我的老師、同學、朋友道聲:“謝謝!”附 錄附錄一：計算器硬件連線圖附錄二：源程序Main.c /*- 名稱：液晶顯示計算器,時間，溫度 編寫：guoqing 日期：2013.10 內容：計算器模塊：整數之間運算，沒有小數所有除法得出的結果不正確，有負號運算，

14、不能作連續運算 時間模塊，溫度模塊-*/#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include<stdio.h>#include"display.h"#include"delay.h"#include"keyboard.h"#include"ds18b20.h"#include"1302.h"bit ReadTempFlag;/定義讀溫度標志bit ReadTimeFlag;/定義讀時間標志bit Readco

15、mFlag;/定義讀計算器標志unsigned int TempData8; /存儲顯示時間值的全局變量void Init_Timer0(void);/定時器初始化/*- 主程序-*/void KeyScan1(void); static int fun = 3 ; sbit KEY=P33; sbit KEY1=P34; sbit KEY2=P35; sbit KEY3=P36; sbit KEY4=P37;void main (void) int temp1;float temperature;char displaytemp12;/定義顯示溫度區域臨時存儲數組char displayti

16、me8;/計算器模塊數據unsigned char num,i,j=0,sign; unsigned char temp7,temp23; /最大輸入8個 bit firstflag; int a=0,b=0,c=0; unsigned char s;LCD_Init(); /初始化液晶DelayMs(20); /延時有助于穩定LCD_Clear(); /清屏Init_Timer0();Init_DS18B20();Ds1302_Init();/UART_Init();Lcd_User_Chr(); /寫入自定義字符while (1) /主循環 KeyScan1();if(fun = 5) f

17、un = 1 ; if(fun =1) LCD_Write_String(1,0,"welcome to you"); LCD_Write_String(5,1,"*o*"); / LCD_Clear(); /讀入溫度 if(fun=2) LCD_Write_Char(14,1,0x01);/寫入溫度右上角點 LCD_Write_Char(15,1,'C'); /寫入字符CReadTempFlag=1;if(ReadTempFlag=1) ReadTempFlag=0; temp1=ReadTemperature(); temperatu

18、re=(float)temp1*0.0625; sprintf(displaytemp,"Temp is %5.3f",temperature);/打印溫度值 LCD_Write_String(2,0,"hello world"); LCD_Write_String(0,1,displaytemp);/顯示第二行 /讀入時間 if(fun=3) if(!KEY1) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時去抖，一般10-20ms if(!KEY1) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!KEY1);/如果確認按下

19、按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直等待 time_buf14+;/正常時間 小時加1 if( time_buf14=24) time_buf14=0; Ds1302_Write_Time(); LCD_Clear(); if(!KEY2) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時去抖，一般10-20ms if(!KEY2) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!KEY2);/如果確認按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直等待 time_buf14-;if(time_buf14=255)time_buf14=23; Ds1302_Write_Time();

20、/正常時間 小時減1 LCD_Clear(); if(!KEY3) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時去抖，一般10-20ms if(!KEY3) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!KEY3);/如果確認按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直等待 time_buf15+;if(time_buf15=60)time_buf15=0; Ds1302_Write_Time();break;/分加1 LCD_Clear(); if(!KEY4) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時去抖，一般10-20ms if(!KEY4

21、) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!KEY4);/如果確認按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直等待 time_buf15-;if(time_buf15=60)time_buf15=0; Ds1302_Write_Time();break;/減1 LCD_Clear(); ReadTimeFlag=1; if(ReadTimeFlag=1) ReadTimeFlag=0; Ds1302_Read_Time(); TempData0=time_buf14/10; TempData1=time_buf14%10; TempData2='-' /加入"-

22、" TempData3= time_buf15/10; TempData4=time_buf15%10; TempData5='-' /加入"-" TempData6= time_buf16/10; TempData7=time_buf16%10; displaytime0= TempData0+'0' ; /將數字轉換成字符 displaytime1= TempData1+'0' ; displaytime3= TempData3+'0' ; displaytime4= TempData4+'

23、;0' ; displaytime6= TempData6+'0' ; displaytime7= TempData7+'0' ; LCD_Write_Char(3,0,TempData0); LCD_Write_Char(3,1,displaytime0);/打印到屏幕 LCD_Write_Char(4,1,displaytime1); LCD_Write_Char(5,1,TempData2); LCD_Write_Char(6,1,displaytime3); LCD_Write_Char(7,1,displaytime4); LCD_Write_

24、Char(8,1,TempData5); LCD_Write_Char(9,1,displaytime6); LCD_Write_Char(10,1,displaytime7); LCD_Write_String(0,0,"now time is"); if(fun=4) LCD_Write_String(1,0,"Input:"); LCD_Write_String(0,1,"Output:"); num=KeyPro(); /掃描鍵盤 if(num!=0xff) /如果掃描是按鍵有效值則進行處理 if('+'=nu

25、m) | ('-'=num) | ('x'=num)| ('/'=num) | ('='=num)/輸入數字最大值8，輸入符號表示輸入結束 / i=0; /計數器復位 if('+'=num) LCD_Write_Char(i+7,0,num); if('-'=num) LCD_Write_Char(i+7,0,num); if('x'=num) LCD_Write_Char(i+7,0,num); if('/'=num) LCD_Write_Char(i+7,0,nu

26、m); if('='=num) LCD_Write_Char(i+7,0,num); i+; j=0; if(firstflag=0) /如果是輸入的第一個數據，賦值給a，并把標志位置1，到下一個數據輸入時可以跳轉賦值給b sscanf(temp2,"%d",&a);/從一個字符串輸入到變量 firstflag=1; c=a; else sscanf(temp2,"%d",&b); for(s=0;s<3;s+) /賦值完成后把緩沖區清零，防止下次輸入影響結果 temp2s=0; for(s=0;s<12;s+

27、) /賦值完成后把緩沖區清零，防止下次輸入影響結果 temps=0; / if(num!='=') /判斷當前符號位并做相應處理 sign=num; /如果不是等號記下標志位 else firstflag=0; /檢測到輸入=號，判斷上次讀入的符合 switch(sign) case '+':a=c+b; break;case '-':a=c-b;break;case 'x':a=c*b;break;case '/':a=c/b;break;default:break; sprintf(temp2,"%d&q