计算器课程设计报告 2 - 图文

电子系统设计报告

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目录

1.设计概况……………………………………………………3 2..基本原理…………………………………………………...3 3.计算器基本功能与设计思路……………………………….8 4.硬件电路设计……………………………………………….9 5.硬件调试…………………………………………………....14 6.课程设计心得体会…………………………………………15 7.课程设计程序………………………………………………16 8.实验流程图…………………………………………………26 9.参考文献……………………………………………………26

一.设计概况

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本次设计是用单片机来设计的计算器。该设计系统是以STC89C52为单片机，p0口和p2口共同辅助液晶1602的显示。用74hc573和6264静态存储器做LED显示接口芯片，P1口作为键盘输入端，并用双输入与门74ls00和六高压输出缓冲器/驱动器74ls07来辅助键盘输入电路，并通过键盘扫描来对输入数的控制。计算器将完成“+、-、*、/ ”复位，清零等功能，并由LCD1602液晶显示输出。

二.基本原理

1、软件：程序调试软：kell； 电路仿真：protues； 电路板制作软件：dxp；

2、 下面此次实验所用到为关于单片机89c51的的基本原理：

STC89c51单片机引脚图如下：

STC89c52单片机概述

STC89c52是一个低功耗，高性能CMOS 8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，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）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。

I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不

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从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高

电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

6264引脚图

3、6264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造 A12～A0（address inputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。 D7～D0（data bus）：数据线，双向，三态。

（output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。

（write enable）：写允许信号，输入，低电平有效。

（chip enable）：片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。

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CE2（chip enable）：片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。 VCC：+5V工作电压。 GND：信号地。

（2）Intel 6264的操作方式

Intel 6264的操作方式由, , , CE2的共同作用决定

① 写入：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线D7～D0写入被选中的存储单元。

② 读出：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7～D0上。

③ 保持：当为高电平，CE2为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻状态。

微处理器通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图所示：

CPU 地址总线 存储器 数据总线 控制总线 地址总线为地址信号，用来指明选中的存储单元地址。

数据总线为数据信号，它是微处理器送往存储器的信息或存储器送往微

处理器的信息。它包括指令和数据。

控制总线发出存储器读写信号，以便从ROM、RAM中读出指令或数据，或

者向RAM写入数据。

在微机系统中，常用的静态RAM有6116、6264、62256等。在本实验中

使用的是6264。6264为8K╳8位的静态RAM，其逻辑图如下：

6264 A0～12 VCC I/O0～7 WR OE CS2 GND 5

其中A0～12为13根地址线，I/O0～7为8根数据线，CS1 、CS2为两个片选端，OE

为数据输出选通端，WR为写信号端。其工作方式见下表：

控制信号 读 写 非选 非选 输出禁止

4、1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。下图为单片机和1602的大致连接图。

CS1 L L H ╳ L CS2 H H ╳ L H OE L ╳ ╳ ╳ H WR H L ╳ ╳ H 数据线 输出 输入 高阻态 高阻态 高阻态

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液晶的指令集

1602液晶模块的内部控制器共有11条指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。说明1为高电平，0为低电平）(1)初始化设置 1、显示模式设置 功能 指令码 0 0 1 1 1 0 0 0 设置16×2显示，5×7点阵 2、显示开/关及光标设置 功能 0 0 1 D C B D=1,开显示；D=0，关显示 C=1,显示光标；C=0,不显示光标 B=1,光标闪烁；B=0,光标不闪烁 N=1,当读或写一个字节后地址指针加一，且光标加一 N=0,当读或写一个字节后 地址指针减一，且光标减一 S=1,当写一个字符，整屏显示左移(N=1)或右移(N=0) S=0,当写一个字符，整屏显示不移动 指令码 0 0 0 0 0 0 0 1 N S

三、计算器基本功能与设计思路 3.1计算机器基本实现功能

1. 计算器，开机通电运行时，只有1602下行显示为“0”，其余部分不显示； 2. 设计4×4键盘，分别表示0～9、＋、－、×、/ 、＝和清零键，输入的数字从设计的键盘输入；

3.第一次按下时，显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三次按下时，显示“D1D2D3”，8个全显示完毕，再按下按键下时，给出“嘀”提示音，并且输入的第九个数不接收，仍然显示原来的八位数；

4.可以对计算结果小于256的两个无符号数进行加法运算，并显示计算结果。对于×、/、和—的运算为提高部分。

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3.2 电路原理图

图1电路原理图

3.3 设计方法和实现方法

为了满足计算器的基本要求，可以基本的运算（加减乘除），数据归零。我们采用基于

52单片机设计计算器，并用LED数码LCD1602输出显示，4*4的矩阵键盘实现数据输入。

根据功能和指标要求，本系统选用stc89c52单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计考虑如下：

1、

由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，对数字的大小范围要求不高，故我们采用可以进行四位数字的运算，选用LCD1602液

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晶显示数据和结果。

2、

另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可。

3、

故设计此系统模块图

图2 系统模块图

四、硬件电路设计

4.1主体设计

本次设计以STC89C52为单片机，p0口和p2口共同辅助液晶1602的显示。用74hc573锁存器和6264静态存储器做LED显示接口芯片。其中，6264芯片主要用于加快计算器的运算速度和存储作用，LCD1602在其第三脚需接一个10K左右的滑动变阻器用于调节LCD显示。P1口作为键盘输入端，并设计为8孔引脚方便软性键盘接入，实现输入模块的连接。并用双输入与门74ls00和六高压输出缓冲器/驱动器74ls07来辅助键盘输入电路，并通过键盘扫描来对输入数的控制。

Pcb原理图如下 ：

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元器件清单：

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八、程序流程图

九、参考文献

[1]、单片机系统的PROTEUS设计与仿真 张靖武 周灵彬 ，电子工业出版

社 2007.4.1

[2]、单片机设计案例实践教程，王庆利，袁建敏 ，北京邮电大学出版社

2008.7

[3]、单片机课程设计实例指导，李光飞，北京航天航空大学出版社，2004 [4]、单片机原理及接口技术（第3版），李朝青，北京航空航天大学出版社，

2002

[5]、单片机原理及应用技术，苏家健，高等教育出版社2004.11 [6]、dxp电路设计入门与应用，张连等，机械工业出版社，2005.6 [7]、电子系统设计教程，陆应华，国际工业出版社2010.1

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/djef.html