基于C51单片机的简易计算器设计.doc

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1、基于单片机的简易设计原理专业：通信专业班级：通信1班姓名：刘民学号：1304041127摘要：按下键盘，通过键盘扫描程序，在LCD液晶显示屏上显示按键的操作过程，最终显示计算结果，实现计算器的基本功能。本文详细介绍LCD显示屏、矩阵键盘与C51单片机接口的应用，并介绍如何通过C51单片机实现计算器的算法。关键字：C51单片机，键盘，LCD液晶，计算器一、设计任务：本次实验是要以51系列单片机为核心实现一个简易计算器，它的结构简单，外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成，内部由一块STC90C51单片机构成，通过软件编程可实现简单加、减、乘、除、清除结果。实现对计算器

2、的设计，具体设计如下：1、采用6位显示，最大显示值为“999999”，设计16个按键的矩阵键盘，按键包括‘0～9’、‘+’、‘-’、‘*’、‘/’、‘=’、‘C’。2、加减法做四字节运算；乘法做双字节运算；除法被除数为四字节，除数为两字节。3、当运算结果超出显示范围时，显示ERROR！。4、上述运算输入值均为整数，当结果带有小数时，可以采用四舍五入方式处理，也可以带小数显示。二、方案论证经分析，计算器电路包括三个部分：显示电路、、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具体如下：⒈）LCD显示电路LCD1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，

3、但是初学者往往要注意结合LCD本身的时序图来完善初始化程序。又以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，故采用LCD.⒉）4*4键盘扫描电路(中断式，扫描式，反转式)用户设计行列键盘接口，一般常采用3种方法读取键值。一种是中断式，外两种是扫描法和反转法。扫描法：对键盘上的某一行送低电平，其他行及列全为高电平，然后读取列值，检查各列线点评的变化，如果某列线电平为低电平，就可以确定此行此列交叉点处的按键被按下，采用延时去抖动。⒊）单片机微控制电路微控制电路就是以AT89C51为核心的控制核心，主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。三硬件电路的设计3.1硬件设计电

4、路框图LCD显示晶振电路4*4键盘51系列单片机系统复位电路线路原理框图3.2、系统模块图：四、键盘接口电路：计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，矩阵键盘采用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图1所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。图2键盘接口电路图五、LCD显示LCD显示器介绍有字符型液晶显示模块（SMC1

5、602A）和点阵式液晶显示模块（TCM12232A、TCM12864N）下面以SMC1602A为例介绍字符型液晶显示模块的功能及应用。（一）、字符型液晶显示模块的引脚及功能引脚符号功能1VSS电源地2VDD电源正极3Ve0对比调整电压4RS0输入指令，1输入数据5R/W0写入指令或数据，1读取信息6E使能信号，1读取数据，下降沿执行指令7~14DB0~DB7数据输入口15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极在1602液晶内部有字模发生存储器CGROM及显示数据存储器DDRAM。其中，字模发生存储器CGROM主要用来存储192个常用字符的字模编码，包含标准的ASCII码

6、。DDRAM是显示数据存储器共80个字节，分别对应1602液晶显示器的两行。第一行地址为0X00H~0X27H，共40个字节；第二行地址为0X40H~67H，共40个字节。RAM地址映像如下图：（二）：字符型液晶显示模块的控制操作RSR/WEDB0~DB7011读出状态字111读出数据在1602读回的状态字中，D7位为状态BF，当BF=1时表示忙碌，此时不能进行写操作。当BF=0时表示状态为空闲，可以进行写操作。（2）写操作：RSR/WEDB0～DB700下降沿输入指令10下降沿输入数据（3）初始化命令字:a.工作方式设置指令D7D6D5D4D3D2D1D0001DLNF

7、00DL设置与MCU的接口方式。DL=1表示数据宽度为8位，DB0～DB7有效。DL=0表示数据宽度为4位，DB4~DB7有效。N设置显示字符行数。N=0表示显示一行字符，N=1表示显示两行字符。F设置显示字符字体，一般为0。F=0表示显示5X8点阵字体，F=1表示显示5X11点整字体。b.显示状态设置D7D6D5D4D3D2D1D000001DCBD为画面显示状态位。D=1表示显示功能开，D=0表示显示功能关。C为光标显示状态位。C=1表示有光标，C=0表示无光标。B闪烁显示状态位。B=1表示光标闪烁，B=0表示光标不闪烁。