MC单片机的简易计算器设计 .docx
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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者: PanHongliang仅供个人学习XX高校毕业设计(论文)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结题目: 基于单片机的简易运算器指导老师:2021 年 11月 30日(2021 届)专业名称:电子信息工程技术姓名:学号:班级:08级通信与信息技术班摘要 摘要 近几年单片机技术的进展很快,其中电子产品的更新速度迅猛。运算器是日常生活中比较的常见的电子产品之一。如何才能使运算器技术更加的成熟,充分利用已有的软件和硬件条件,设计出更杰出的运算器了。本设计是以 AT89S52单片机为核心的运算器模拟系统设计,输入接受
2、44 矩阵键盘,可以进行加、减、乘、除4 位带符号数字运算,并在 LCD1602上显示操作过程。科技的进步辞别了以前复杂的模拟电路,一块几厘M 平方的单片机可以省去很多繁琐的电路。现在应用较广泛的是科学运算器,与我们日常所用的简洁运算器有较大差别,除了能进 行加减乘除,科学运算器仍可以进行正数的四就运算和乘方、开方运算,具有指数、对数、三 角函数、反三角函数及储备等运算功能。运算器的将来是小型化和轻巧化,现在市面上显现的使用太阳能电池的运算器 , 使用 ASIC 设计的运算器 ,如使用纯软件实现的运算器等,将来的智能化运算器将是我们的进展方向,更期望成为应用广泛的运算工具。 关键词 AT89S
3、52 LCD1602 运算器矩阵键盘目录第一章前言 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 系统开发背景 51.2 系统开发意义 51.3 设计目的 5其次章方案论证 62.1 方案构思 62.2 方案比较与选择 6第三章系统硬件设计及说明 73.1 系统组成及总体框图 73.2 元件简介 73.2.1 AT89S52 特点 73.2.2 LCD1602 液晶显示屏 12第四章设计原理分析 144.1 设计方案的确定 144.2 运算器硬件方案及硬件资源支配144.2.1硬件资源支配 154.2.2系统的硬件设计144.2.3键盘电路的设计164.2.4显示电路的设计16第五
4、章运算器的软件设计 175.1 运算器的软件规划 175.2 键盘扫描的程序设计 175.3 显示模块的程序设计 185.4 主程序的设计 195.5 软件的牢靠性设计 19终止语 19参考文献 20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 前言1.1 系统开发背景随着社会的进展,科学的进步,人们的生活水平在逐步的提高,特殊是微电子技术的进展,犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。运算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使运算器技术更加的成熟,充分利用已有的软件和硬件条件,设计出更杰出的运算器,使其更好的为各个行业服务,成了如今电子领域重要的争论课题
5、。1.2 系统开发意义今日,人们的日常生活中已经离不开运算器了,社会的各个角落都有它的身影,比如商店,办公室,学校。因此设计一款简洁有用的运算器会有很大的实际意义。1.3 设计目的本设计旨在进一步把握单片机理论学问,懂得嵌入式单片机系统的硬软件设计,加强对实际应用系统设计的才能。通过本设计的学习,使我把握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法,并能综合运用本科阶段所学软、硬件学问分析实际问题,提高解决毕业设计实际问题的才能,为单片机应用和开发打下良好的基础。1、对字符液晶显示模块的工作原理,如初始化、清屏、显示、调用及外特性有 较清楚的熟识,并会使用LCD(液晶显示模块)实现运算结果的显示。把
6、握液晶显示模块的驱动和编程,设计LCD 和单片机的接口电路,以及利用单片机对液晶模块的驱动和操作。2、在充分分析内部规律的概念,进行软件和调试,学会使用,并能够以其为平台设计出具有四就运算才能简易运算器的硬件电路和软件程序。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次章 方案论证2.1 方案构思本设计可以接受两种方案,一种是以FPGA为核心处理芯片,配备相应的外设。另外一种是以 AT89S52处理器,配备相应的外设。1、方案一:接受 FPGA把握FPGA是一种高密度的可编程规律器件, 自从 Xilinx公司 1985 年推出第一片 FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快 , 其
7、集成密度最高达 500 万门/ 片以上, 系统性能可达 200MH。z 由于 FPGA器件集成度高 , 便利易用 , 开发和上市周期短, 在数字设计和电子生产中得到快速普及和应用, 并一度在高密度的可编程规律器件领域中独占鳌头。但是而基于 SRAM编程的 FPGA其,编程信息需存放在外部储备器上, 需外部储备器芯片 , 且使用方法复杂 , 保密性差,而其对于一个简洁的运算器而言, 有用 FPGA有点大材小用,成本太高。2、方案二:接受 AT89S52单片机是单片微型机的简称,故又称为微把握器MCU( Micro Control Unit )。通常由单块集成电路芯片组成,内部包含有运算机的基本功
8、能部件: 中心处理器 CPU,储备器和 I/O接口电路等。因此,单片机只要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机把握系统。单片机广泛用于智能产品,智能外表,测控技术,智能接口等,具有操作简洁,有用便利,价格廉价 等优点,而其中 AT89S52以 MCS-51为内核,是单片机中最典型的代表,应用于各种把握领域。2.2 方案比较与选择通过以上两种方案论证和比较,从设计的有用性,便利性和成本动身,选择了以 AT89S52 单片机作为中心处理单元进行运算器的设计,这样设计能够实现对四位加减乘除和除法四位小点数的运算。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章 系统硬件设计及说明3
9、.1 系统组成及总体框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结LCD液晶显示屏模块AT89S52可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 元件简介电源模块图 3.1系统组成及总体框图主把握模块4X4 键盘模块可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2.1 AT89S52 特点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、主要性能:图 3.2.1-1单片机 AT89S52可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(1) . 8031 CPU 与 MCS-51 兼容. 8K 字节可编程 FLASH储备器 寿命: 1000 写/ 擦循环 . 全静态工作
10、: 0Hz-33MHz.三级加密程序储备器. 128*8位内部 RAM. 32 条可编程 I/O 线. 三个 16 位定时器 / 计数器. 八个中断源.全双工 UART串行通道. 低功耗的闲置和掉电模式.掉电后中断可唤醒.看门狗定时器.双数据指针.掉电标识符. 片内振荡器和时钟电路(2) 管脚说明: VCC:供电电压。 GND:接的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、AT89S52 的功能特性描述AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微把握器,具有 8K在系统可编程 Flash储备器。使用 Atmel公司高密度非 易失性储备器技术制造, 与工业 80C51 产品指令
11、和引脚完全兼容。片上 Flash答应程序储备器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵敏的8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash ,使得 AT89S52为众多嵌入式把握应用系统提供高灵敏、超有效的解决方案。AT89S52 具有以下标准功能: 8k 字节 Flash , 256 字节 RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器, 2 个数据指针,三个 16 位 定时器 / 计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口, 片内晶振准时钟电路。此外, AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。闲暇模式下, CPU 停止工作,答应 RAM
12、、定时器 / 计数器、串口、中断连续工 作。掉电爱惜方式下, RAM内容被储存,振荡器被冻结, 单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。 8 位微把握器 8K 字节在系统可编程 Flash 。同时该芯片仍具有 PDIP、TQFP和 PLCC等三种封装形式, 以适应不同产品的需求。3、AT89S52引脚功能AT89S52 单片机为 40 引脚芯片见图 3.2.1-2 。图3.2.1-2 AT89S52引脚图(1) )口线: P0、P1、P2、P3 共四个八位口。P0 口: P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O口。作为输出口,每位能驱动 8 个 TTL 规律电平。对 P0 端口写
13、“ 1”时,引脚用作高阻抗输入。当拜望外部程序和数据储备器时,P0 口也被作为低 8 位的址 / 数据复用。在这种模式下, P0 不具有内部上拉电阻。在 flash编程时, P0 口也用来接收指令字节。在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。P1 口: P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O口, p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 规律电平。对 P1 端口写“ 1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由,将输出电流(IIL )。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此外, P1.0 和
14、P1.1 分别作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入( P1.0/T2 )和定时器 / 计数器 2 的触发输入( P1.1/T2EX ),详细如下表所示。在 flash 编程和校验时, P1 口接收低 8 位的址字节。引脚号其次功能:P1.0 T2 (定时器 / 计数器 T2 的外部计数输入),时钟输出P1.1 T2EX (定时器 / 计数器 T2 的捕捉 / 重载触发信号和方向把握)P1.5 MOSI (在系统编程用) P1.6 MISO (在系统编程用) P1.7 SCK (在系统编程用)P2 口: P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P2 输出缓冲器能驱动 4
15、个 TTL 规律电平。对 P2 端口写“ 1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由,将输出电流( IIL )。在拜望外部程序储备器或用16 位的址读取外部数据储备器(例如执行MOVX DPT)R 时, P2 口送出高八位的址。在这种应用中,P2 口使用很强可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的内部上拉发送1。在使用 8 位的址(如 MOVX R)I锁存器的内容。拜望外部数据储备器时,P2 口输出 P2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在 flash编程和校验时, P2 口也接收高 8 位的址字节和一些把
16、握信号。P3 口: P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O口, p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 规律电平。对 P3 端口写“ 1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由,将输出电流(IIL )。P3 口亦作为 AT89S52特殊功能(其次功能)使用,如表3.2.1所示。表 3.2.1 P3口管脚 备选功能:端口引脚其次功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0 (外部中断 0)P3.3/INT1 (外部中断 1)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P3.4T0(记
17、时器 0 外部输入)P3.5T1(记时器 1 外部输入)P3.6/WR(外部数据储备器写选通)P3.7/RD(外部数据储备器读选通)在 flash编程和校验时, P3 口也接收一些把握信号。此外, P3 口仍接收一些用于 FLASH闪存编程和程序校验的把握信号。(2) )其他引脚说明:RST:复位输入。晶振工作时, RST脚连续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后, RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR的 址 8EH上的 DISRTO位可以使此功能无效。 DISRTO默认状态下,复位高电平有效。ALE/PROG当拜望外部程序储备器或数据储备器时, A
18、LE(的址锁存答应)输出脉冲用于锁存的址的低 8 位字节。一般情形下, ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要留意的是:每当拜望外部数据储备器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 FLASH储备器编程期间,该引脚仍用于输入编程脉冲( PROG)。如有必要,可通过对特殊功能寄存器( SFR)区中的 8EH单元的 D0 位置位,可禁止 ALE 操作。该位置位后,只有一条 MOVX和 MOVC指令才能将 ALE激活。此外,该引脚会被脆弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置 ALE 禁止位无效。PSEN程序储存答应( PSEN)输出是外部程序储备器的读选
19、通信号,当 AT89S52 由外部程序储备器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当拜望外部数据储备器,将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部拜望答应,欲使 CPU仅拜望外部程序储备器(的址为0000H-FFFFH), EA端必需保持低电平(接的)。需留意的是:假如加密位LB1 被编程,复位时内部会锁存 EA端状态。如 EA端为高电平(接 Vcc 端), CPU就执行内部程序储备器的指令。FLASH储备器编程时,该引脚加上 +12V 的编程答应电源 Vpp,当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总
20、结XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。XTAL1,XTAL2接石英晶体振荡器。如图 3.2.1-3 所示外接晶体引脚图。C2XTAL2悬空 XTAL2C1XTAL1外部振荡信号XTAL1 GND GND接的接的a内部方式 b外部方式图 3.2.1-3晶振外接结构引脚图XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端, XTAL2就是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而 XTAL2 悬空。内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为 6MHz。晶振的频率可以在 1MHz-24MHz内选择,在本设
21、计电路中选用了12MHz。电容取 20PF 左右。机器周期 12时间周期,如 12MHz的机器周期为 1 微秒。(3) )把握或复位引脚RESET此脚为高电平常(约 2 个机器周期)可将单片机复位。RST/VPD当显现两个机器周期高电平常,单片机复位。复位后,P0P3输出高电平。 SP寄存器为 07H。其它寄存器全部清 0。不影响 RAM状态。如图3.2.1-4所示。图 3.2.1-4按键电平复位AT89SXX系列单片机实现了 ISP 下载功能,故而取代了89CXX系列的下载方式,也是由于这样, ATMEL公司已经停止生产 89CXX系列的单片机,现在市面上的 AT89CXX多是停产前的库存产
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