电子系统课程设计-基于STC51单片机的计算器汇.doc

电子系统课程设计 设计题目： 基于STC51单片机的计算器 学院：信息科学与技术学院 专业：电子信息科学与技术 指导老师：小组成员： 日期：2011年11月 一、确定计算器完成的功能 整数加减乘除法。 小数的除法。 矩阵键盘输入指令。 每按一次键蜂鸣器发声一次。 计算结果显示。 二、系统方案设计与论证 使用单片机STC51完成计算器的加减乘除法运算，并且显示结果。 1.各模块方案设计 1.1 单片机的选择 要求单片机完成简单的整数加减乘除法、处理4*4矩阵键盘的输入数据、控制显示器件显示输入的数据与运算的结果、控制蜂鸣器的发音。 根据单片机完成的功能对单片机的处理速度要求不高，且考虑到经济效益，决定使用STC51单片机。 1.2单片机最小系统 1.2.1 晶振选择24MHZ，使STC51单片机速度跟快，并且价格和12MHZ差不多。 1.2.2 为了防止单片机程序进入死循环而出不来，增加一个复位键。 1.3 显示器件的选择 方案一、使用12864作为显示设备，但是考虑到计算器只要求显示数字，使用12864太浪费，且价格比较贵，不予选用。 方案二、使用1602作为显示设备。相比12864这个器件比较便宜，且能显示数字和一些字符，能完成要求功能。 方案三、使用数码管作为显示设备。数码管能显示数字和一些特殊字符，而且计算器要求的显示器件能显示数字和一些特殊字符。所以数码管能完成我们的要求显示要求，并且数码管是最便宜的。 综上所述我们选择性价比最高的数码管作为显示器件。 1.4 输入设备的选择 计算器要求输入的数据有（0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*,/,+,-,=,clear）））复位电路: 由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.三极管主要是做驱动用的。因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音位8段共极数码管每一位都是将8个发光二极管（下面简称LED）的极接在一块，就有个极，接上个IO口，这个就是位选，相应IO口输出电平算是选通该位。相同字段LED的极连在一起，也有八根线，接上8个IO口，这就是段选，相应IO口输出电平算是选通该段。 一般情况下个位选只有一个选通，8个段选如果是数字2，那么选通的那一位数码管就会显示2，其它位数码管都是黑的。延迟一段再熄灭它，再选通另一位显示在那一位该显示的数字，延迟一段再熄灭，如此循环，人眼有暂留效应，只要足够快人眼看起来就是几个数字稳定地显示在位数码管上。在中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成形式，如图所示。 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（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之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，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。行列扫描法原理：第一步， 使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线， 判断行线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应行线被拉低，否则 所有的行线都为高电平。第二步， 在第一步判断有键按下后， 延时 10ms 消除机械抖动，再次读取行值，如果此行线还处于低电平状态则进入下 一步，否则返回第一步重新判断。开始扫描按键位置，采用逐 行扫描，每间隔 1ms 的时间，分别拉低第一列，第二列，第三列，第四 列，无论拉低哪一列其他三列都为高电平，读取行值找到按键的位置， 分别把行值和列值储存在寄存器里。第四步，从寄存器中找到行值和列 值并把其合并，得到按键值，对此按键值进行编码，按照从第一行第一 个一直到第四行第四个逐行进行编码，编码值从“0