基于C51单片机的简易计算器设计论文.doc
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基于单片机的简易计算器设计
数控(卓越)
摘要:按下键盘,通过键盘扫描程序,在LCD液晶显示屏上显示按键的操作过程,最终显示计算结果,实现计算器的基本功能。本文详细介绍LCD显示屏、矩阵键盘与C51单片机接口的应用,并介绍如何通过C51单片机实现计算器的算法。
关键字:C51单片机,键盘,LCD液晶,计算器
一、设计任务:
本次实验是要以51系列单片机为核心实现一个简易计算器,它的结构简单,外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成,内部由一块STC90C51单片机构成,通过软件编程可实现简单加、减、乘、除、清除结果。实现对计算器的设计,具体设计如下:
1、采用6位显示,最大显示值为“”,设计16个按键的矩阵键盘,按键包括‘0~9’、‘+’、‘-’、‘*’、‘/’、‘=’、‘C’。
2、加减法做四字节运算;乘法做双字节运算;除法被除数为四字节,除数为两字节。
3、当运算结果超出显示范围时,显示ERROR!。
4、上述运算输入值均为整数,当结果带有小数时,可以采用四舍五入方式处理,也可以带小数显示。
二 、方案论证
经分析,计算器电路包括三个部分:显示电路、、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具体如下:
LCD显示电路
LCD1602作为一个成熟的产品,使用简单,模式固定,便于移植到各种类型的程序,但是初学者往往要注意结合LCD本身的时序图来完善初始化程序。又以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,故采用LCD.
4*4键盘扫描电路(中断式,扫描式,反转式)
用户设计行列键盘接口,一般常采用3 种方法读取键值。一种是中断式,外两种是扫描法和反转法。
扫描法:
对键盘上的某一行送低电平,其他行及列全为高电平,然后读取列值,检查各列线点评的变化,如果某列线电平为低电平,就可以确定此行此列交叉点处的按键被按下,采用延时去抖动。
⒊) 单片机微控制电路
微控制电路就是以AT89C51为核心的控制核心,主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。
三 硬件电路的设计
3.1 硬件设计电路框图
LCD显示
LCD显示
晶振电路 4*4键盘51系列单片
晶振电路
4*4键盘
51系列单片机系统
复位电路
复位电路
线路原理框图
3.2、系统模块图:
四、键盘接口电路:
计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线,四条I/O 线作为列线组成键盘,在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。
矩阵键盘的工作原理:
计算器的键盘布局如图1所示:一般有16个键组成,在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能,这种形式在单片机系统中也最常用。
图2 键盘接口电路图
五、LCD显示
LCD显示器介绍
有字符型液晶显示模块(SMC1602A)和点阵式液晶显示模块(TCM12232A、TCM12864N)下面以SMC1602A为例介绍字符型液晶显示模块的功能及应用。
(一)、字符型液晶显示模块的引脚及功能
引脚
符号
功能
1
VSS
电源地
2
VDD
电源正极
3
Ve0
对比调整电压
4
RS
0输入指令,1输入数据
5
R/W
0写入指令或数据,1读取信息
6
E
使能信号,1读取数据,下降沿执行指令
7~14
DB0~DB7
数据输入口
15
BLA
背光电源正极
16
BLK
背光电源负极
在1602液晶内部有字模发生存储器CGROM及显示数据存储器DDRAM。其中,字模发生存储器CGROM主要用来存储192个常用字符的字模编码,包含标准的ASCII码。DDRAM是显示数据存储器共80个字节,分别对应1602液晶显示器的两行。第一行地址为0X00H~0X27H,共40个字节;第二行地址为0X40H~67H,共40个字节。 RAM 地址映像如下图:
(二):字符型液晶显示模块的控制操作
RS
R/W
E
DB0~DB7
0
1
1
读出状态字
1
1
1
读出数据
在1602读回的状态字中,D7位为状态BF,当BF=1时表示忙碌,
此时不能进行写操作。当BF=0时表示状态为空闲,可以进行写操作。
(2)写操作:
RS
R/W
E
DB0~DB7
0
0
下降沿
输入指令
1
0
下降沿
输入数据
初始化命令字:
a.工作方式设置指令
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
1
DL
N
F
0
0
DL设置与MCU的接口方式。DL=1表示数据宽度为8位,DB0~DB7有效。
DL=0表示数据宽度为4位,DB4~DB7有效。N设置显示字符行数
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