河北工程大学单片机课设简易计算器的设计

河北工程大学单片机课设简易计算器的设计
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信息与电气工程学院
课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）
课程名称：单片机课程设计
题目：简易计算器的设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：两周
设计成绩：
2012年 6 月 21 日
目录
1、课程设计目的 (3)
2、课程设计正文 (3)
、设计所需器材 (3)
、设计任务和要求 (3)
、设计方案 (4)
(4)
说明 (4)
2.数码管说明………………………………………………………………
4
3.晶体振荡电路设计 (6)
4.数码管和位选设计 (6)
5. 复位设计 (7)
6.蜂鸣器电路设计 (8)
7.矩阵键盘的设计 (8)
(9)
、软硬件调试 (14)
3、课程设计总结 (14)
4、参考文献 (15)
附录一、系统原理图 (16)
附录二、PCB图 (17)
课程设计评语及成绩 (18)
一、课程设计目的
1．熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。

2．掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性及控制方法。

3．通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。

4．通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

5．通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。

二、课程设计正文
设计所需器材
电阻： 1K (8个) (8个) 10k(1个) 按键开关：16个
极性电容(1个 10uf)
非极性电容：30pf（5个）
晶振：6MHZ（1个）
三极管：PNP(1个) NPN（2个）
共阴极数码管：2个
蜂鸣器：1个
底座：DIP40（1个）DIP16(1个)
万能电路板：1个
芯片：STC90C52AD（1片） MAX232(1片) ,74HC573(片)
发光二极管：3个
接线端子：1个
设计任务和要求
课程设计任务要求做一个简易数字计算器。

设计的主要内容是采用STC90C51AD作为控制单元，实现简易计算器功能。

原始数据及主要任务：设计一个以MCS-51单片机为核心的简易计算器系统。

能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，用2个数码管显示运算结果。

若进行除法运算，则小数点保留1位显示。

如果除数为0，则清0显示，且蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。

主要任务：
（1）确定总体设计方案；
（2）2位数码管显示电路设计，4*4按键电路设计，报警电路设计；
（3）设计硬件电路原理图和PCB图，绘制软件程序流程图，编写程序；
（4）软硬件联机调试。

技术要求：以MCS-51单片机为核心，主机用P1口接4*4矩阵按键；P0口用作数码管段码接口，P2端口用作数码管位码选通接口和蜂鸣器电路接口。

设计方案
简易数字计算器设计，主要的部分是STC90C52AD，编写程序，实现软硬结合，能够进行5以内的数字简单的加，减，乘，除运算，且具备清零功能。

6个数字键，6个功能键。

进行除法运算时，小数点保留1位显示。

如果除数为0，则清0显示，蜂鸣器响，当按下任意键后，蜂鸣器停止。

可扩展计算连续功能，数据溢出清0显示，蜂鸣器响，按下任意键后，蜂鸣器停止。

说明
AT89C51的引说明和功能说明如下：
XTAL1 ：接外部晶振的一个引脚。

在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。

它采用外部振荡器时，些引脚应接地。

XTAL2 ：接外部晶振的一个引脚。

在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。

当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。

RST ：STC90C52AD的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。

P0口~是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。

外部不扩展而单片应用时，则作一般双向I／O口用。

P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。

P2口~口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。

外部不扩展而单片应用时，则作一般双向I／O口用。

每一个引脚可以推动4个LSTL负载。

P1口~口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。

仅供用户作为输入输出用的端口。

P3口~口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。

2.数码管
LED显示器由8段发光二极管组成，排列成8字形状，称为8段LED显示器，器件内部接线图如图所示：
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。

七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。

简易计算器用到的数字0~9的共阴极字形代码如下表：
3.晶体振荡电路设计
图晶体振荡电路
采用6MHZ的晶振,接在芯片的18,19引脚上。

在复位端口加低电平。

4.数码管和位选设计
图数码管和位选电路
需要显示时间选用共阴极的数码管是三极管驱动，接有1000欧姆的保护电阻而成的两个数码管在显示时需要选通，采用STC90C52AD的P0口作为位选信号的输出端，高电平有效。

由于P0口有8个输出端，当端口为高电平使对应的数码管选通。

共阴极的数码管是低电平有效，所以采用NPN的三极管。

5. 复位设计
复位键直接加在单片机的复位端，当按键S1被按下时，系统复位。

图复位电路
6.蜂鸣器电路设计
图蜂鸣器电路
蜂鸣器接在口上，当触发时产生低电平使其导通，蜂鸣器响，报警。

7.矩阵键盘的设计
图矩阵键盘
开关接在P1口上，~，按键按下后相应的按键由高电平变为低电平，~为行。

系统程序:
#include<>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit SPK = P3^5; 考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用.高等教育出版社，2003
[2]苏家键等.单片机原理及应用技术.北京：高等教育出版社，2004
[3]钟睿.MCS-51单片机原理及应用开发技术.北京：中国铁道出版社，2006
[4]范蟠果.工控单片机原理及应用.北京：清华大学出版社，2007附录一、系统原理图
附录二、PCB图
课程设计评语及成绩。