1、 学号：河 南 大 学 民 生 学 院毕 业 论 文（ 届）年 级 专 业 班 级 学 生 姓 名 指导教师姓名 指导教师职称 论文完成时间 河南大学民生学院教务部年印制河南大学民生学院本科毕业论文1目 录第一章 前言 .21.1 系统开发背景 .21.2 系统开发意义 .21.3 设计目的 .3第二章 方案论证 .32.1 方案构思 .32.2 方案比较与选择 .4第三章 系统硬件设计及说明 .43.1 系统组成及总体框图 .43.2 元件简介 .53.2.1 STC89C52 特点 .53.3 LCD1602 液晶显示屏 .10第四章 设计原理分析 .134.1 设计方案的确定 .134.
2、2 计算器硬件方案及硬件资源分配 .134.2.1 硬件资源分配 .134.2.2 系统的硬件设计 .144.2.3 键盘电路的设计 .154.2.4 显示电路的设计 .16第五章 计算器的软件设计 .175.1 计算器的软件规划 .185.2 键盘扫描的程序设计 .185.3 显示模块的程序设计 .185.4 主程序的设计 .20结束语 .20参考文献 .20河南大学民生学院本科毕业论文2简易语音播报计算器（河南大学民生学院，河南 开封）摘 要： 近年来，单片机技术的飞速发展，包括电子产品的更新换代步伐极快。计算器是日常生活中最常见的电子产品之一。如何使计算机技术更加成熟，充分利用现有的软硬
3、件条件，设计出更好的计算器。这是一个设计以 STC89C52 单片机为核心的计算机仿真系统，输入 44 矩阵键盘，可以加，减，乘和除的 4 位有符号数字操作，并在 LCD1602 显示操作过程。科技的进步告别了以前的模拟电路，几厘米见方的单片机可以节省很多繁琐的电路。现在广泛使用的是一个科学计算器，和我们日常使用的一个简单的计算器有巨大差异，科学计算器能加，减，乘，除，再加上四的操作和退化，演化算符，计算了指数、对数、三角函数、反三角函数和存储功能。未来的计算器是小而便携的，现在使用的是太阳能电池市场的计算器，采用 ASIC 设计计算器，如使用纯软件计算器，未来智能计算器是我们的方向，但要广泛
4、应用计算工具。关键词： STC89C52 LCD1602 计算器 矩阵键盘 小喇叭前言1.1 系统开发背景随着社会的发展和科学的进步，人们的生活水平正在逐步提高，特别是微电子技术的发展。电子产品的更新速度并不奇怪。计算器是人们日常生活中最常见的电子产品之一。如何使计算机技术更加成熟，充分利用现有的软硬件条件，设计出更好的计算器，使其更好的服务于各个行业，已成为电子领域的重要研究课题。河南大学民生学院本科毕业论文31.2 系统开发意义今天，人们的日常生活离不开计算器，社会的每一个角落都有它的影子，如商店、办公室、学校因此，设计一个简单实用的计算器将具有很大的现实意义。1.3 设计目的本设计的目的
5、是进一步掌握单片机的理论知识，了解嵌入式单片机系统的软硬件设计。通过对学习的基本方法的设计，所以有一个单片机的接口和应用程序的设计，并综合运用本科学习软件和硬件知识分析实际问题，提高解决毕业设计的实际问题的能力，为单片机的应用和发展奠定良好的基础。1、对汉字液晶显示模块的工作原理，如初始化、清屏、显示、呼叫和性能有了更清晰的了解，并将使用 LCD（液晶）显示计算结果；掌握液晶模块驱动程序，LCD 与单片机的接口电路设计，并利用单片机的液晶显示模块驱动程序和操作；2、在充分分析了内部逻辑的概念、软件和调试之后，学会使用，并可以作为一个平台设计一个简单的计算器，具有四个运算能力的硬件电路和软件程序
6、。第二章 方案论证2.1 方案构思这样的设计可以使用两种方案，一是 FPGA 作为核心处理芯片，配备了相应的设备；另一种是以 STC89C52 处理器，配备相应的外围设备。2.1.1、使用 FPGA 控件河南大学民生学院本科毕业论文4FPGA 是一个高密度可编程逻辑器件，由于 Xilinx 公司于 1985 推出的第一个 FPGA，集成密度和 FPGA 的快速增长的表现，最高达 500 万门/片集成度，系统性能可以达到 200MHz。由于 FPGA 器件集成度高、使用方便、开发和市场周期短，在数字化设计和电子产品生产中的迅速普及和应用。但同时基于 FPGA SRAM 编程的编程信息存储在外部存
7、储器、外部存储器芯片中，并且使用方法复杂，安全性差，而且对于一个简单的计算器来说，一个实用的 FPGA 已经把精细的木材用于小用成本太高了。2.2.2，采用 STC89C52单片机是单片机的简称，它又称单片机微控制器（微控制器）。通常由一个集成电路芯片组成，它包含了计算机组成部分的基本功能：中央处理器CPU、存储器和 I/O 接口电路等。因此，只要单片机与相应的软件和外部设备相结合，就可以成为单片机控制系统。单片机广泛应用于智能产品、智能仪器仪表、测控技术、智能界面，操作简单，方便实用，价格低廉，并以 STC89C52 单片机为核心，是最典型的单片机，在控制领域的应用。2.2 方案比较与选择通
8、过示范和比较这两个方案，从实际的设计，设计的便利性和成本的STC89C52 单片机作为计算机的中央处理单元，这样的设计可以达到四分和四小的加、减、乘、除计算。第三章 系统硬件设计及说明 3.1 系统组成及总体框图STC89C52主控制模 块电源模块LCD 液晶显示屏模块河南大学民生学院本科毕业论文5图 3.1 系统组成及总体框图3.2 元件简介 图 3.2.1-1 单片机 STC89C523.2.1 STC89C52 特点 1、主要性能： 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051. 工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2
9、.0V（3V单片机） 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz 用户应用程序空间为8K字节 片上集成512字节RAM 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用4X4 键盘模块河南大学民生学院本科毕业论文6户程序，数秒即可完成一片 具有EEPROM功能 具有看门狗功能 共3个16位定时器/
10、计数器。即定时器T0、T1、T2 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级） PDIP封装3.2.2 STC89C52 的 功 能 特 性 描 述 掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 空闲模式：典型功耗2mA 正常工作模式：典型功耗4Ma7mA 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备3.2.3、STC89C52 引脚功能STC89C52 单片机为 40 引
11、脚芯片见图 3.2.1-2。河南大学民生学院本科毕业论文7图3.2.1-2 STC89C52引脚图STC89C52RC引脚功能说明VCC（40 引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0 P0.7，3932引脚）：P0 口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口 P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。河南大学民生学院本科
12、毕业论文8P1端口（P1.0 P1.7，18引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。此外，P1.0 和 P1.1还可以作为定时器 /计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/ 计数器 2的触发输入（ P1.1/T2EX），具体参见下表：在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。P1.0和P1.1引脚复用功能引脚号 功能特性P1.0 T2（
13、定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）P2端口（P2.0 P2.7，2128引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（）。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。P3端口（P3.0 P3.7，1017引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输
