多功能计算器的设计毕业设计(论文) 2013 届毕业设计（论文） 题 目： 多功能计算器的设计 学 院： 浦江学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子 0904 姓 名： 于颖 指导教师： 袁建华 起讫时间： 2012-11-012013-06-10 2013年6月I 多功能计算器的设计 摘要本设计就是利用单片机的原理来进行多功能计算器的设计的，设计过程中的主控制器选用了AT89C52单片机，采用TC1602液晶显示器，输入按键为44矩阵键盘，通过软硬件相结合，来实现整数的“加”、“减”、“乘”、“除”运算。在计算器基本功能顺利完成的基础上，对系统进行了简单的扩展，增加了电子表功能，达到预期的要求，系统功能也更加完善。本计算器系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。关键词：计算器，运算，扩展 Design of multi-function calculatorABSTRACT This design principle is the use of single-chip design for multi-function calculator, the design process of the main controller selects the AT89C52 microcontroller, using TC1602 LCD monitors, input keys for the 4 4 matrix keyboard, through a combination of hardware and software to achieve integer plus, minus, multiply, in addition to operation. The successful completion of the basic functions of the calculator, based on a simple extension of the system, increasing the spreadsheet functions, to achieve the desired requirements, the system functions more perfect. This calculator system is simple, practical, low cost, easy maintenance, software features strong, stable and reliable.Key Words：Calculator , Operation , Expand目 录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1引言11.2设计任务11.3论文结构2第二章 课题背景32.1 AT89Cxx系列单片机的简介32.2计算器系统简介42.3计算器的总体功能描述5第三章 计算器的硬件系统设计63.1计算器的硬件系统框架63.2最小系统的设计63.3键盘接口电路的设计83.4显示电路的设计93.5 DS1302实时时钟电路的设计10第四章 计算器的软件系统设计124.1汇编语言和C语言的特点及选择124.2主模块程序的设计134.3键盘扫描模块程序的设计144.4运算模块程序的设计164.5显示模块程序的设计174.6 DS1302实时时钟模块程序的设计19第五章 计算器系统的组装与调试215.1软件系统的调试与仿真215.2硬件系统的组装与调试22第六章 总结和展望25参考文献26附录一 计算器电路原理图27附录二 程序代码28致谢41IV南京工业大学本科生毕业设计(论文）第一章 绪论1.1引言当今社会，随着科技的不断发展与进步，人民生活水平和物质水平的不断提高，多种多样的电子产品走进了千家万户，给我们的生活、学习、工作、娱乐提供了很多的便利。在这当中，计算器作为一种简单，快捷的操作，正确率高，被广泛用于便携式计算工具，已经成为人类生活中不可或缺的助手。单片机是计算机、自动控制和大规模集成电路技术相结合的产物，融计算机结构和控制功能于一体，因此除单片机外它还有其他名称，例如“嵌入式微处理器”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”等。如今，单片机凭借其微小的体积和低廉的成本在各个领域被广泛使用，例如用于家用电器、工业控制等，所以许多大学里都开设了单片机原理与应用这方面的课程。这是一门结合了技术性和实践性的学科，学习及研究它不论对我们自身还是社会的发展都是及其有意义的。计算器就是利用单片机制作的产物，所以本设计的主控制器选用了AT89C52单片机，采用TC1602液晶显示器，输入按键为44矩阵键盘，通过软硬件相结合，来实现整数的“加”、“减”、“乘”、“除”运算。在此基础上还加入了DS1302实时时钟电路的设计，使其本省还具有了电子表的功能。1.2设计任务这次设计主要是通过单片机的原理和应用，在电子技术基础的基本理论的指导下，我采用Protues仿真软件和eil编程软件来进行设计计算器，然后制作实物。它的主要设计任务有以下几个部分，首先是硬件系统的设计，然后运用keil进行软件系统部分的设计。利用protues仿真平台，进行软件部分调试及仿真；对照设计好的仿真图进行计算器实物的焊接。在将软件程序放入硬件之后，对整体电路进行调试与测试，看是否存在问题。 1.3. 论文结构 本文共由六章组成，第二章为基础理论部分，介绍单片机的发展现状、AT89Cxx系列单片机的简介,计算器系统简介计算器的总体功能描述,；第三章为计算器的硬件系统设计，从结构上分析计算器的硬件系统框架，最小系统的设计,键盘接口电路的设计，显示电路的设计及DS1302实时时钟电路的设计；第四章介绍计算器的软件系统设计，主要介绍主模块程序的设计，键盘扫描模块程序的设计，运算模块程序的设计，显示模块程序的设计以及DS1302实时时钟模块程序的设计；第五章为计算器系统的组装与调试，对系统的软硬件分别进行了调试；第六章为论文总结，对本次毕业设计做了相关小结并提出了下一步要做的工作。42 第二章 课题背景2.1 AT89Cxx系列单片机的简介 MCS-51系列单片机具有性能优越，技术成熟，可靠性高，成本效益的优点，所以其迅速占领了工业测量和控制及自动化工程的主要市场，成为主流的芯片应用。由于其卓越的性能和完美的结构，导致后来许多微控制器制造商多遵循参考它的架构。和爱特梅尔公司一样，飞利浦，达拉斯和其他领先的半导体公司已经推出与MCS-51单片机产品兼容。这些知名厂商加入51系列获得了突飞猛进的发展，进一步丰富和发展的51系列，产品性能有了很大的提高。其主要特性有：1、80C51核心处理单元。2、64/32/16/8B片内Flash ROM，具有在应用可编程（IAP）、在系统可编程（ISP）的功能，可实现远程软件升级，无需编程器。3、1K字节RAM； 4、双DPTR数据指针；5、支持6时钟或12时钟模式；6、4个8位I/O口， P1口、P2口、P3口可直接驱动LED；7、SPI和增强型UAPT；8、有PCA（可编程计数器阵列），具有PWM的捕获/比较功能；9、3个16位定时器/计数器；10、可编程看门狗定时器；11、低EMI方式（ALE禁止）；12、兼容TTL和COMS逻辑电平；13、掉电模式和低功耗模式等；14、全静态操作0Hz24Hz；图2-1为AT89Cxx系列单片机的引脚排列图：图2-1 AT89Cxx系列单片机引脚排列图 2.2计算器系统简介计算器的组成包括运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备。低级计算器运算器，控制器由数字逻辑电路简单的串行操作，随机存取存储器是只有一个或两个细胞，用于累加存储。高级计算器和只读存储器由微处理器来实现各种复杂的计算程序，有更多的随机存取记忆体单元来存储程序和数据输入。键盘是计算机输入成员，一般的接触或传感器类型。为了减少计算器的大小，一键常常有多种功能。计算机显示输出部件，发光二极管显示器，液晶显示器等。除了显示的结果，但也经常会有溢出指示，错误指示。计算器的电源使用AC电源适配器或电池，电池或太阳能供电的AC转换器转换器充电。为了节约能源，计算器生产大规模集成电路采用CMOS工艺（互补型金属 - 氧化物 - 半导体集成电路），内部配备掉电定时器电路不自动操作。计算器可选外设，微型打印机，盒式磁带驱动器和磁机。2.3计算器的总体功能描述这次设计是多功能计算器的设计，所以它实现的不仅仅是简单的运算，还添加了电子表的功能，其主要实现功能如下所述：1、本设计为基于单片机的多功能计算器的设计，它的基本功能是进行四则运算“加”、“减”、“乘”、“除”；2、进行基本的四则运算，键盘由16个键组成，其中包含数字键09，符号键“+”、“-”、“*”、“/”、“=”和清零键；3、设计运算的过程中的数字和符号在显示器上都需要显示，按下“=”号键时，计算结果自动显示出来；4、可以连续多次的运算，也就是说前面计算所得的结果还可以作为后面运算的第一个值； 5、错误提示，例如除数为0，或者运算结果超过了计算器本身设定的范围时(溢出)，可以在显示器上提示错误并内部归零；6、附加功能：在以上几点完成的情况下对系统进行下一步的扩展，增加了时钟芯片，这样系统既可以作为计算器，也可作为电子表，电子表具有调时。第三章 计算器的硬件系统设计3.1计算器的硬件系统框架计算器的硬件系统框架如图3-1所示：单片机按键及键扫电路显示电路复位、晶振电路实时时钟电路电源系统图3-1 计算器的硬件系统框架图3.2最小系统的设计单片机最小系统一般由单片机，复位电路和晶振电路组成，我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中。1、单片机的选择在前面我们已经介绍了AT89C系列的单片机，本设计中我们采用AT89C52单片机，它的性能好，价格低。其引脚图如图3-2所示。图3-2 AT89C52引脚图2、晶振电路的设计本次设计的系统对于时间要求不是很高，只要按图来进行设计就可以使系统可靠起振并运行的稳定。但是由于图中的电容C2、C3的作用是对系统时钟频率的微调和稳定，所以在这次计算器系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（本设计采用30pF），振荡频率范围是1.2MHz12MHz