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1、电子系统课程设计设计题目：基于STC51单片机的计算器学院：信息科学与技术学院专业：电子信息科学与技术指导老师：小组成员：日期：2011年11月一、确定计算器完成的功能1.整数加减乘除法。1.小数的除法。2.矩阵键盘输入指令。3.每按一次键蜂鸣器发声一次。4.计算结果显示。二、系统方案设计与论证使用单片机STC51完成计算器的加减乘除法运算，并且显示结果。1.各模块方案设计1.1单片机的选择要求单片机完成简单的整数加减乘除法、处理4*4矩阵键盘的输入数据、控制显示器件显示输入的数据与运算的结果、控制蜂鸣器的发音。根据单片机完成的功能对
2、单片机的处理速度要求不高，且考虑到经济效益，决定使用STC51单片机。1.2单片机最小系统1.2.1晶振选择24MHZ，使STC51单片机速度跟快，并且价格和12MHZ差不多。1.2.2为了防止单片机程序进入死循环而出不来，增加一个复位键。1.3显示器件的选择方案一、使用12864作为显示设备，但是考虑到计算器只要求显示数字，使用12864太浪费，且价格比较贵，不予选用。方案二、使用1602作为显示设备。相比12864这个器件比较便宜，且能显示数字和一些字符，能完成要求功能。方案三、使用数码管作为显示设备。数码管能显示数字和一些特殊字
3、符，而且计算器要求的显示器件能显示数字和一些特殊字符。所以数码管能完成我们的要求显示要求，并且数码管是最便宜的。综上所述我们选择性价比最高的数码管作为显示器件。1.4输入设备的选择计算器要求输入的数据有（0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*,/,+,-,=,clear）,共16个。输入数据不多，最后选择4*4的矩阵键盘作为输入设备。1,5声音信号现实中使用的计算器每按下一次键盘，就会发出声音。因此设计的计算器应该要求每按下一次键盘就发声一次。发声设备使用蜂鸣器就能完成要求。三、实际电路的设计1.单片机最小系统与复位电路1.1单片
4、机最小系统是指用最少的元器件组成的单片机可以工作的系统。1.231脚（EA/VPP）,当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时，复位后后直接从外部ROM的0000H开始执行。我们只使用的单片机内部的ROM区，所以31脚（EA/VPP）应接高电平。1.3复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就
5、可以保证可靠的复位.2.蜂鸣器电路三极管主要是做驱动用的。因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音。3.数码管显示电路5位8段共阳极数码管动态显示原理：每一位都是将8个发光二极管（下面简称LED）的正极接在一块，就有5个正极，接上5个IO口，这个就是位选，相应IO口输出高电平电平算是选通该位。相同字段LED的负极连在一起，也有八根线，接上
6、8个IO口，这就是段选，相应IO口输出低电平算是选通该段。一般情况下5个位选只有一个选通，8个段选如果是数字2，那么选通的那一位数码管就会显示2，其它位数码管都是黑的。延迟一段再熄灭它，再选通另一位显示在那一位该显示的数字，延迟一段再熄灭，如此循环，人眼有暂留效应，只要足够快人眼看起来就是几个数字稳定地显示在5位数码管上。如果直接用单片机控制数码管的共阳极，数码管发光很弱，所以用三极管在增加驱动。如下图连接。数码管接法如下图：4.4*4矩阵键盘4.1矩阵键盘原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，
7、如图所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。4.2矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所
8、有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。4.3行列扫描法原理：第一步，使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线，
