1、多功能计算器的设计毕业设计论文毕业设计（论文） 题 目： 多功能计算器的设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交
2、毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完
3、全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持
4、必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设
5、计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文
6、（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、
7、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论
8、文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日 摘要本设计就是利用单片机的原理来进行多功能计算器的设计的，设计过程中的主控制器
9、选用了AT89C52单片机，采用TC1602液晶显示器，输入按键为44矩阵键盘，通过软硬件相结合，来实现整数的“加”、“减”、“乘”、“除”运算。在计算器基本功能顺利完成的基础上，对系统进行了简单的扩展，增加了电子表功能，达到预期的要求，系统功能也更加完善。本计算器系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。关键词：计算器，运算，扩展 Design of multi-function calculatorABSTRACT This design principle is the use of single-chip design for multi-functio
10、n calculator, the design process of the main controller selects the AT89C52 microcontroller, using TC1602 LCD monitors, input keys for the 4 4 matrix keyboard, through a combination of hardware and software to achieve integer plus, minus, multiply, in addition to operation. The successful completion
11、 of the basic functions of the calculator, based on a simple extension of the system, increasing the spreadsheet functions, to achieve the desired requirements, the system functions more perfect. This calculator system is simple, practical, low cost, easy maintenance, software features strong, stabl
12、e and reliable.Key Words：Calculator , Operation , Expand第一章 绪论1.1引言当今社会，随着科技的不断发展与进步，人民生活水平和物质水平的不断提高，多种多样的电子产品走进了千家万户，给我们的生活、学习、工作、娱乐提供了很多的便利。在这当中，计算器作为一种简单，快捷的操作，正确率高，被广泛用于便携式计算工具，已经成为人类生活中不可或缺的助手。单片机是计算机、自动控制和大规模集成电路技术相结合的产物，融计算机结构和控制功能于一体，因此除单片机外它还有其他名称，例如“嵌入式微处理器”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”等。如今，单片机凭借其微小的
13、体积和低廉的成本在各个领域被广泛使用，例如用于家用电器、工业控制等，所以许多大学里都开设了单片机原理与应用这方面的课程。这是一门结合了技术性和实践性的学科，学习及研究它不论对我们自身还是社会的发展都是及其有意义的。计算器就是利用单片机制作的产物，所以本设计的主控制器选用了AT89C52单片机，采用TC1602液晶显示器，输入按键为44矩阵键盘，通过软硬件相结合，来实现整数的“加”、“减”、“乘”、“除”运算。在此基础上还加入了DS1302实时时钟电路的设计，使其本省还具有了电子表的功能。1.2设计任务这次设计主要是通过单片机的原理和应用，在电子技术基础的基本理论的指导下，我采用Protues仿
14、真软件和eil编程软件来进行设计计算器，然后制作实物。它的主要设计任务有以下几个部分，首先是硬件系统的设计，然后运用keil进行软件系统部分的设计。利用protues仿真平台，进行软件部分调试及仿真；对照设计好的仿真图进行计算器实物的焊接。在将软件程序放入硬件之后，对整体电路进行调试与测试，看是否存在问题。 1.3. 论文结构 本文共由六章组成，第二章为基础理论部分，介绍单片机的发展现状、AT89Cxx系列单片机的简介,计算器系统简介计算器的总体功能描述,；第三章为计算器的硬件系统设计，从结构上分析计算器的硬件系统框架，最小系统的设计,键盘接口电路的设计，显示电路的设计及DS1302实时时钟电
15、路的设计；第四章介绍计算器的软件系统设计，主要介绍主模块程序的设计，键盘扫描模块程序的设计，运算模块程序的设计，显示模块程序的设计以及DS1302实时时钟模块程序的设计；第五章为计算器系统的组装与调试，对系统的软硬件分别进行了调试；第六章为论文总结，对本次毕业设计做了相关小结并提出了下一步要做的工作。 第二章 课题背景2.1 AT89Cxx系列单片机的简介 MCS-51系列单片机具有性能优越，技术成熟，可靠性高，成本效益的优点，所以其迅速占领了工业测量和控制及自动化工程的主要市场，成为主流的芯片应用。由于其卓越的性能和完美的结构，导致后来许多微控制器制造商多遵循参考它的架构。和爱特梅尔公司一样
16、，飞利浦，达拉斯和其他领先的半导体公司已经推出与MCS-51单片机产品兼容。这些知名厂商加入51系列获得了突飞猛进的发展，进一步丰富和发展的51系列，产品性能有了很大的提高。其主要特性有：1、80C51核心处理单元。2、64/32/16/8B片内Flash ROM，具有在应用可编程（IAP）、在系统可编程（ISP）的功能，可实现远程软件升级，无需编程器。3、1K字节RAM； 4、双DPTR数据指针；5、支持6时钟或12时钟模式；6、4个8位I/O口， P1口、P2口、P3口可直接驱动LED；7、SPI和增强型UAPT；8、有PCA（可编程计数器阵列），具有PWM的捕获/比较功能；9、3个16位
17、定时器/计数器；10、可编程看门狗定时器；11、低EMI方式（ALE禁止）；12、兼容TTL和COMS逻辑电平；13、掉电模式和低功耗模式等；14、全静态操作0Hz24Hz；图2-1为AT89Cxx系列单片机的引脚排列图：图2-1 AT89Cxx系列单片机引脚排列图 2.2计算器系统简介计算器的组成包括运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备。低级计算器运算器，控制器由数字逻辑电路简单的串行操作，随机存取存储器是只有一个或两个细胞，用于累加存储。高级计算器和只读存储器由微处理器来实现各种复杂的计算程序，有更多的随机存取记忆体单元来存储程序和数据输
18、入。键盘是计算机输入成员，一般的接触或传感器类型。为了减少计算器的大小，一键常常有多种功能。计算机显示输出部件，发光二极管显示器，液晶显示器等。除了显示的结果，但也经常会有溢出指示，错误指示。计算器的电源使用AC电源适配器或电池，电池或太阳能供电的AC转换器转换器充电。为了节约能源，计算器生产大规模集成电路采用CMOS工艺（互补型金属 - 氧化物 - 半导体集成电路），内部配备掉电定时器电路不自动操作。计算器可选外设，微型打印机，盒式磁带驱动器和磁机。2.3计算器的总体功能描述这次设计是多功能计算器的设计，所以它实现的不仅仅是简单的运算，还添加了电子表的功能，其主要实现功能如下所述：1、本设计
19、为基于单片机的多功能计算器的设计，它的基本功能是进行四则运算“加”、“减”、“乘”、“除”；2、进行基本的四则运算，键盘由16个键组成，其中包含数字键09，符号键“+”、“-”、“*”、“/”、“=”和清零键；3、设计运算的过程中的数字和符号在显示器上都需要显示，按下“=”号键时，计算结果自动显示出来；4、可以连续多次的运算，也就是说前面计算所得的结果还可以作为后面运算的第一个值； 5、错误提示，例如除数为0，或者运算结果超过了计算器本身设定的范围时(溢出)，可以在显示器上提示错误并内部归零；6、附加功能：在以上几点完成的情况下对系统进行下一步的扩展，增加了时钟芯片，这样系统既可以作为计算器，
20、也可作为电子表，电子表具有调时。第三章 计算器的硬件系统设计3.1计算器的硬件系统框架计算器的硬件系统框架如图3-1所示：单片机按键及键扫电路显示电路复位、晶振电路实时时钟电路电源系统图3-1 计算器的硬件系统框架图3.2最小系统的设计单片机最小系统一般由单片机，复位电路和晶振电路组成，我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中。1、单片机的选择在前面我们已经介绍了AT89C系列的单片机，本设计中我们采用AT89C52单片机，它的性能好，价格低。其引脚图如图3-2所示。图3-2 AT89C52引脚图2、晶振电路的设计本次设计的系统对于时间要求不是很高，只要按图来进行设计就可以使系
21、统可靠起振并运行的稳定。但是由于图中的电容C2、C3的作用是对系统时钟频率的微调和稳定，所以在这次计算器系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（本设计采用30pF），振荡频率范围是1.2MHz12MHz，这里采用11.0592MHz是因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，便于和计算机进行串口通讯。晶振电路的设计如下图3-3所示。 图3-3 晶振电路3、复位电路的设计本次设计对复位电路部分的考虑还是蛮周到的，因为复位电路对这次设计来说是很重要的。当程序运行出错或操作错误导致系统死锁状态时，为了让系统化险为夷，需要按复位键重新启动单片机。复位操作包过加电复位和手动复位，其中，按键手动
22、复位分为电平方式和脉冲方式两种。这次设计中，手动复位明显比加电复位更适合，所以在这里采用按键手动复位中的按键电平复位，电路设计如图3-4所示。 图3-4 按键电平复位电路3.3键盘接口电路的设计这次设计是基于单片机的计算器的设计，并没有要求进行复杂的运算，因此，采用44矩阵式键盘16个键来实现基本的“加” 、“减” 、“乘” 、“除”运算即可。矩阵式键盘的硬件结构比较简单，有行输出口和列输出口构成行列式键盘，按键设置在行、列的交点上。44矩阵式键盘具体按键安排如表3-1：表3-1 44矩阵式键盘 第0列第1列第2列 第3列第0行01 23第1行4567第2行89+-第3行*/=复位 电路设计如
23、图3-5所示，图中1.、2、3、4分别接单片机的P10P13口，5、6、7、8分别接P14P17口。 图3-5 键盘接口电路3.4显示电路的设计单片机应用系统中常用的LED显示器件有LED数码管显示器和LED液晶显示器两种。液晶显示器和LED数码管显示器对比来说虽然价格贵点，但是它的显示功能强大，体积小、功耗低、界面清晰，便于观察。这次设计进行的是计算器设计，如果用液晶作为显示器，两行就足够了，一行显示算式，一行显示结果，所以这次设计选择TC1602字符型液晶模块进行显示。TC1602的工作原理：TC1602显示模块采用点阵图形来显示字符，显示分为2行、每行16个字符或1行16个字符两种模式，
24、常用模式为2行16个字符。它包含16个引脚，引脚功能如下表3-2：表3-2 TC1602显示模块第1脚GND电源地第2脚Vcc接+5V电源第3脚VL液晶显示器调整对比度端第4脚RS寄存器选择信号线。高电平时进行读操作，低电平时选择指令寄存器第5脚RW读写信号线第6脚E使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，可以写入数据第714脚8位双向数据线D0D7第15脚BLA背光电源正极输入端第16脚BLK背光电源负极输入端。BLA接正，BLK接负便会点亮背光灯TC1602引脚电路图如图3-6所示：图3-6 TC1602电路图图中714脚接单片机的P0口。TC1602液晶显示模块内置有字符发生ROM，字符发
25、生RAM和字符显示RAM，字符发生存储器已经存储了192个不同的点阵字符图形，每一个字符都有固定的代码，可以通过查表找出所需要显示的字符的地址让其在液晶中显示出来。3.5 DS1302实时时钟电路的设计在这次设计中，DS1302时钟电路是系统扩展的一个模块，属于附加功能，它跟计算器是不属于一个部分的，在上学期创新设计的基础上，我多添加了这个模块，这样我的计算器除了计算功能外，还多了一项电子表的功能，使系统功能完善了许多。我设计的计算器和电子表两种模式可以用一个独立按键来进行切换，而且是在同一块液晶屏上显示。实时时钟电路DS1302的主要特点是采用串行数据传输，可以为电源提供可编程的充电功能，并
26、且还可以关闭充电功能，采用普通32.768kHz晶振，工作电压为2.5V5.5V。它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。但是这次设计，我设计的只是电子表，所以只需要时、分、秒，很多功能不可以体现出来，我准备在以后对系统进一步扩展，比如可以做个万年历，这样时钟芯片就可以得到充分的利用。其引脚功能如表3-3所示：表3-3 DS1602引脚功能第1脚Vcc2第1脚Vcc2第2脚X1和第3脚X2振荡源，外接32.768HZ的晶振第4脚GND地线第5脚复位/片选线第6脚I/O串行数据输入/输出端（双向）第7脚SCLK串行时钟输入第8脚Vcc1后背电源DS1302引脚电
27、路图如图3-7所示： 图3-7 DS1302电路图在对该模块进行设计时，我选用了4个独立式按键，它们的功能分别是：“设置” 、“确认” 、“+” 、“-” ，用来准确的设置时间。设置方法如下：首先按设置键1下，可按“+”、“-”对“小时”进行设置，设置完毕按确认键退出；和前面一样，按设置键2下对“分”进行设置，按设置键3下对“秒”进行设置。第四章 计算器的软件系统设计这次设计需单片机硬件电路及软件编程相结合，在单片机的应用系统程序设计时，一般选用汇编语言和C语言。通过4.1的概述，这次设计我选择用C语言进行编程。4.1 汇编语言和C语言的特点及选择这次设计我用的是硬件电路和软件编程相结合的设计
28、方案，所以选择合适的编程语言是很重要。在进行单片机的应用系统程序设计时，常见的有汇编语言和C语言两种。C语言虽然执行效率没有汇编语言高，但是它语言简单，便于操作，运算丰富，表达化类型多种多样，数据结构类型也很丰富，可以大大提高大大提高单片机应用系统研制开发的效率，而且它的易移植性也有助于打破不同单片机系列之间的界限。如今单片机的发展水平已经达到了一定高度，内部资源相当丰富，CPU的处理速度非常快。我觉得这次设计用C语言来控制单片机是一个不错的选择。所以在这次设计中我选择C语言来编写程序代码。主函数设计：/*函数声明*/#include #include #define uchar unsign
29、ed charuchar key;uchar rrr=0xff;uchar alldata12=0;uchar love14;uchar exit=0,yes=0,kind=0,fu=0,pfu=0,position1=0,position2=0;unsigned long data1=0,data2=0,data3=0,ddata=0;uchar keyscan(void);void display(uchar);void prodis(void);void clear(void);void datapc(void);void remove0(void);void data3dis(void);void main()init();while(1) key=keyscan(); delay(); if(exit=1) display(key); 4.2主模块程序的设计 主模块是可以说是本次设计的主框架。在进行结构化程序设计时经常会用到“从上到下”和“从下到上”两种方式，而“从上到下”法的核心便于主框架的构建。它的好坏直接影响到程序最终功能的实现。本设计的主要目的是实现计算功能，
