基于51单片机的数字计算器的设计

《单片机技术及其应用》课程设计报告

专业：通信工程

班级：09312班

姓名：某某某

学号：09031069

指导教师：

二0一二年六月十八日

目录

1设计目的 (1)

2 设计题目描述与要求 (1)

3 设计过程 (2)

4硬件总体方案及说明 (6)

5 软件总体方案及设计流程 (9)

6 调试与仿真 (13)

7 心得体会 (14)

8 指导老师意见 (15)

9 参考文献 (16)

附录一 (16)

附录二 (21)

基于51单片机的数字计算器的设计

1设计目的

简易计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用和单片机完整程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。单片机课程设计既巩固了课本学到的理论，还学到了单片机硬件电路和程序设计，简易计算器课程设计通过自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真，来加深对单片机的认识，充分发挥我们的个人创新和动手能力，并提高我们对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。

本设计是基于51系列的单片机进行的简易计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED 上相应的显示结果。

设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件选择AT89C51单片机和74ls164，输入用4×4矩阵键盘。显示用5位7段共阴极LED静态显示。软件从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。选用编译效率最高的Keil软件进行编程，并用proteus仿真。

2 设计题目描述与要求

基于AT89C51数字计算器设计的基本要求与基本思路：

（1）扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零

（2）使用五位数码管接口电路

（3）完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）

（4）实现低于三位小于255数字的连续运算

（5）使用keil软件编写程序

（6）最后用ptoteus仿真

3 设计过程

3.1设计思路

按照2的设计要求，本课题需要使用数码管显示和扩展4*4键盘，由于实验箱的硬件电路已经固定，故选择串行静态显示和用P1口扩展4*4键盘，扩展的4*4键盘定义十个数字键，六个功能键，使用串行静态显示显示运算结果。主程序进行初始化，采用定时器0进行查键，每次按键后调用显示子程序

3.2单片机简要原理

在该课程设计中，主要用到一个AT89c51芯片和串接的五个74LS164芯片。作为该设计的主要部分。下面将对这两个芯片原理及功能做已详细介绍和说明。

1.AT89C51介绍

芯片AT89C51的外形结构图

图3-2-1

芯片AT89C51的外形结构和引脚图如3-2-1所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

A 主要特性：

8051 CPU与MCS-51 兼容

4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)

全静态工作：0Hz-24KHz

三级程序存储器保密锁定

128*8位内部RAM

32条可编程I/O线

两个16位定时器/计数器

5个中断源

可编程串行通道

低功耗的闲置和掉电模式

片内振荡器和时钟电路

B 管脚说明：

VCC：供电电压（图中未画出）

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）