基于STC89C52的简易计算器设计

福建电力职业技术学院课程设计课程名称：《智能仪器》题目：基于STC89C52的简易计算器设计专业班次：姓名：学号：指导教师：学期：2011-2012学年第2学期日期：2012.2目录目录1.引言...................................................................................................................................................................11.1设计意义..................................................................................................................................................11.2设计任务和主要内容..............................................................................................................................12.硬件设计.........................................................................................................................................................22.1系统框图..................................................................................................................................................22.2最小系统..................................................................................................................................................22.3矩阵键盘..................................................................................................................................................32.4LCD1602...................................................................................................................................................43.软件设计.........................................................................................................................................................53.1矩阵键盘扫描原理...................................................................................................................................53.2LCD1602的软件设计..............................................................................................................................63.3主程序设计..............................................................................................................................................83.4源程序......................................................................................................................................................93.5调试结果..................................................................................................................................................94.设计小结.........................................................................................................................................................9参考文献............................................................................................................................................................10附录....................................................................................................................................................................10福建电力职业技术学院课程设计-《智能仪器》11.引言随着社会的发展，人们生活水平的提高，单片机的应用越来越贴近生活了，人们常用单片机来实现一些简单的电子设计。计算器在人们的日常生活中是不可或缺的电子产品之一，目前市场上的计算器基本可以满足我们的日常需求，但它还在发展之中，我们要继续研究出更加强大的计算器。基于这样的理念，本设计采用单片机来设计简易计算器。本设计是以STC89C52为单片机，LCD为显示器设计的简易计算器，所设计的计算器将完成两位数的加、减、乘、除等功能。1.1设计意义通过本次课程设计,进一步掌握单片机知识，知道AT89S52单片机的原理、编程和各种功能的应用,了解简易计算器的工作原理，初步掌握计算器的硬软件设计、编写、调试和仿真，充分提高动手能力和排除故障的能力，同时通过课程设计加深我们对单片机的认识和兴趣，发挥我们的创新能力和动手能力。1.2设计任务和主要内容本设计要制作的就是单片机于生活中最为常见的一种应用——简易计算器，以STC89C52单片机作为核心来进行的数字计算器模拟系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除两位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，显示采用LCD静态显示，软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。①查阅相关文献资料，了解简易计算器程序的原理，能够运用C语言进行简易计算器的设计与制作。②设计基于C语言的计算器的控制系统硬件部分，画出控制系统硬件框图，设计简易计算器的控制系统的软件部分，首先根据简易计算器所需的具体功能设计好程序流程图，包括控制流程图、控制时序图、梯形图程序设计；根据设计的程序流程图写出代码，并进行代码编译的调试。③把设计好的软件代码烧入硬件中，然后进行总体调试，直至原先预定要实现的功能完全实现为止。④设计出系统方框图、单元图、原理总图；画出控制程序流程图，以及编写完整的程序福建电力职业技术学院课程设计-《智能仪器》22.硬件设计2.1系统框图本文所设计的简易计算器显示系统由STC89C52单片机及其最小系统、LCD1602液晶显示和矩阵键盘等部分组成。其系统框图如图2.1所示。STC89C52主控制器件ISP下载接口晶振电路复位电路编码键盘模块LCD1602图2.1简易计算器系统框图2.2最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。如图2.2为单片机的最小系统。福建电力职业技术学院课程设计-《智能仪器》3VCC4039383736353433323130292827262524232221P20P21P22P23P24P25P26P271602RS1602RW1602ER310KVCCP07P06P05P04P03P02P01P00123456789RM1P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P36P371234567891011121314151617181920RSTXTAL1XTAL2P10P11P12P13P14P15P16P17RSTP30/RxDP31/TxDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36/WRP37/RDXTAL1XTAL2GNDP20P21P22P23P24P25P26P27EAALEPSENVCCP00P01P02P03P04P05P06P07U1AT89S5297531108642P15RSTP17P16CN3VCCSELUSB12CN2ISPISPVCCC410UFRSTR210K+BT0BUTTON1234RESETXTAL1XTAL2CRY112MC6C530PCRYSTALVCC图2.2STC89C52最小系统STC89C52单片机概述：STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52具有如下特点：40个引脚，8k的flash存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（IO）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。2.3矩阵键盘键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备，用户通过键盘向单片机输入数据或指令。目前市场上键盘有独立键盘和矩阵键盘，经过多方考量，本设计采用矩阵键盘。在键盘中按键数量较多时，为了减少IO口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。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，一个端口就可以构成4*4=16个按键，比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。所以，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘较为合理。2.3.1独立键盘与矩阵键盘的区别计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会比较简单，但是会占用大量的IO口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式。矩阵键盘扫描程序的优点在于，不用专门的按键延时程序，提高了CPU效率，福建电力职业技术学院课程设计-《智能仪器》4也不用中断来扫描键盘，节省了硬件资源。此外，本键盘扫描程序每次扫描占用CPU时最短，不论