上适当的外围设备和软件就构成了单片机应用系统。 单片机从上世纪年代的发展成熟阶段进入了至今高速发展阶段。 本设计采用了单片机作为控制系统的主要部分。系列单片机有型 型和无型，是典型的位单片机。带有字节的程序存贮器 字节的数据存贮器个位并行口个位定时器和个异步串行口。 是种带字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只 读存储器可以反复擦除次。 特性简介 系列单片机都包含有的基本功能模块相同或相似的位， 程序存储器，个字节数据存储器，个位并行口，个位定时器， 个异步串行口。在此基础上，新型单片机扩大了容量最大为， 或增加了字节，有的将本在外部空间的部分放到内部，有的增加了并 行口，或多功能定时器或计数阵列或等特殊部件。 的引脚功能 其引脚如图所示。 图引脚图河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 单片机有四个并行口，口为三态双向口，可以作为输入 输出口使用，直接连外部输入输出设备也可作为系统扩展的地址数据总线口。在本次 设计中利用口外连接液晶屏的。 口直接可以作为输入输出口使用，直接连接输入输出设备也可以作为系统扩展 的地址总线口，输出高八位地址。在设计中口连接液晶屏的根控制线。 口第功能为准双向口，第二功能为特殊输入输出线。在本次设计中作 为串行输入口，作串行输出口，作外部中断，接键盘的 时钟线，接键盘的数据线。 为内部振荡器电路的输入输出端，外接晶振电路。图中外接电容和晶 振构成了时钟震荡电路。 复位输入。输入高电平使复位，返回低电平退出复位。本设计中该引脚外 接复位电路。 运行方式时，为程序存贮器选择信号，接地时，从外部存贮器 从内部或外部取指令。本设计中该引脚接高电平。 供电电压。 接地。 键盘模块 本设计输入模块采用带有协议的机械键盘，键盘履行的是种双向同步串 口通信协议。也就是说当数据线发送位数据时，时钟线也就发个脉冲，主机可以发送 数据和命令到键盘上，键盘也可以发送命令和数据到主机上，但是主机在总线上具有优先 权，当键盘和主机同时发送命令和数据到总线上时，总线必须先处理来自总线上的信号， 抑制来自键盘上的信号。由从设备产生键盘接口与管脚功能定义如表所示 表键盘接口与管脚功能定义表 端口结构管脚定义 数据口 未实现，保留 电源地 电源， 时钟口 插头插座未实现，保留 当键盘向主机发送数据时,首先需要检查时钟线是否为高电平若是高时钟线为电平,则 键盘就可以向主机传输数据了，键盘向主机传送的数据由位组成,包括起始应答停 止和，键盘向主机发送数据的时序图如图所示河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 图键盘到主机的通信 主机到键盘的通信,主机需要首先将时钟线和数据线设置为请求发送的状态,然后先 下拉数据线,最后释放时钟线完成请求要求。当键盘检测到主机的时钟线和数据线处于以上 状态时,键盘就可以接受主机发送的信号了。主机到键盘的通信每帧数据由位组成,与 键盘到主机通信相比增加了应答位，主机到键盘通信的时序图如图所示 图主机到键盘的通信 与键盘到主机的通信相比,其每帧数据多了个应答位，当键盘答接收到主机的应答 位时，键盘需拉低数据线产生该位,因此应答位总是为。主机到键盘的通信过程中,主机总 是在时钟线为低电平时，数据线改变其状态,键盘在时钟上升沿时读入来自数据线的数据。 本次设计中，单片机的口接数据线口接时钟线因为单片 机的口内部是带上拉电阻的,所以的时钟线和数据线可以直接与单片机的 相连接。键盘与单片机的连接方式如图所示 图键盘与单片机连接图 按键扫描的具体过程为开始时，先检测是否有按键闭合，无按键闭合时，返回继续 检测有按键闭合时，则需确定是否有按键按下若无按键按下，则返回继续检测是否有河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 按键闭合，若有按键按下，然后判断是哪个按键，然后检测按键是否释放，若释放按键完 毕，则返回，若没有释放按键，则直等待按键释放。其流 光标设定为液晶屏最左边河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 , 液晶显示左边个字符 , 光标设定为液晶屏第个位置 , 液晶显示右边个字符 运算模块 单片机内部含有个位定时器计数器，对于实现位十进制是足够的。 而且可以通过编写不同的程序来实现不同的运算模块功能，因此对于制作个实现简单运 算的简易计算器，采用单片机作为计算器的控制核心部件是非常合适的。 运算模块输入和输出是由键盘和液晶屏组成。该运算模块的程序具体执行过程 为先检测按键输入的数值并存储，然后检测是加减乘除中的哪种运算符，进行 加减运算时，需要判断运算结果是否会超出最大值溢出，如果溢出则要有显示提示， 没有溢出就直接调用子函数显示运算结果，若是除法，则需要检测除数是否为零，若除数 为零时则需要显示提示，除数不为零时直接显示运算结果。 在本设计中由于操作数组不能直接进行算术运算，所以需要先把操作数转变成双精度 的浮点数，然后把再把计算结果的浮点数转变成操作数组，其中把操作数转变成双精度的 浮点数的子函数是先定义个双精度浮点数的临时变量，把操作数组的最后个元素开始 向左查小数点的位置，并把位置值赋给个变量，把操作数组的最后个元素向左依次乘 以的次方，并相加小数点不算在内，然后把结果值除以的次方，把运算结果 乘以符号位，把结果值传给临时变量，并返回把浮点数转变成操作数组的子函数是先定 个变量用来存小数点的位置，初始为,循环用和两个函数对浮点数进行检测， 直到检测值相等，每次检测结果如果不相等，存小数点的位置的变量加，浮点数乘以， 然后把刚刚更改的成整数的浮点数循环除以取模，并复制到操作数组中，直到浮点数 变成零为止。运算模块的程序流程图如图所示 河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 图运算程序设计流程图 运算程序如下 乘法运算子函数如果结果大于或小于返回，否则返回计算结果 , 运算结果超限 运算结果未超限 数值送显示缓冲 加乘除减 信息送显示缓冲 除数是否为 零 运算结果是否溢出 开始 运算符是 河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 除法运算子函数如果结果大于或小于返回如果除数为返回 ，否则返回计算结果 , 除数为 运算结果超限 运算结果未超限 河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 设计及系统调试 简介 最初是由公司开发款可以制作电路，完成制图的软件。 不仅可以实现从电学概念设计，而且可以输出物理生产数据，以及对电学设计和物理数据 进行分析验证和数据管理。现在产品不断地更新完善，最新的产品不只可以进 行印制电路板设计工具，也是个完整系统工具，它覆盖了以制版为核心 的整个物理设计。 由大模块组成，主要包括自动布线器原理图设计原理图混合信号仿真 设计设计。以下介绍软件些最新功能 可以生成多种格式的电气连接网络表 强大的全局编辑功能 原理图设计更加全面，当在原理图中选择级器件时，中同样的器件 也将被选中当同时运行原理图和，在打开的原理图和图间允许双向交叉查找 元器件引脚网络。 电路设计 本次设计采用以作为主控芯片，并且结合外围电路组成整体电路原理图。 其中串口和是用来加载程序的，这样可以直接从电脑上加载程序到计算器的单片 机上，方便编写和修改程序显示部分采用单行显示按键部分采用带有口的 机械键盘以及操作报错的蜂鸣器。其电路原理图如图所示河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 图电路原理图 系统调试 硬件调试 本实验用的模块不是个的整体，是由它的各个功能单元组成的，所以在线路连 接中严密性肯定不如的好，各个单元都需要协调配合。所以，线路连接上避免不了有 点，另外由于元器件本身已损坏或性能不符合要求，电路焊接可靠性差，电源故障等 些列问题经常导致调试失败。 软件调试 本设计用软件进行编程，软件调试般是先进行编写程序并查错，然后在语言 的编程系统中编译源程序，其次对编写完的程序进行下载编译，看看程序中有无最 后完成对程序中的地方进行修改。该设计程序的编码实现简易计算器的加减乘 除的四则运算，由于自己知识上的欠缺导致实践上会有些困难，也避免不了逻辑及结构 层次上有。 河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 结束语 通过这段时间的设计，我终于完成了自己动手做的第件电子小作品，虽然只是个 只能实现位数的四则运算的简单计算器，但这是我正真第次运用所学知识完成的件 实物设计，在这过程中投入了大量的时间和付出了艰辛的努力。 在毕业设计的过程中，虽然遇到很多困难，但最终还是坚持到了最后完成了设计要求， 以前总是感觉自己差不多会了，基本上都是做到半就浅尝辄止，实际上对于单片机的了 解只是停留在表面。这次设计中需要把软件和硬件结合起来，每部分充分掌握了才能深 刻地了解计算器的设计。其中重点又就在于软件程序的设计，在设计软件时，需要有很好 的罗辑思维和条理性，在编程时，不能粗心大意，定要认真仔细，有些语句需要细细琢 磨。只有这样，确保程序正常运行。要想把单片机学好，必须经常实践，动手编写程序和 动手焊接电路。另外需要注意的是要想学习好单片机必须提高自身编写程序的能力。 从本次的毕业设计中，我意识到学生只学习理论知识是远远不够的，在学习理论知识 的过程中，要用实践来检验所学知识的水平，我们只有常常把所学的理论知识和实践活动 结合起来，用理论指导实践，在实践中检验理论知识，只有这样我们才能全面理解和掌握 知识体系而达到运用自如。另外我们还需要有思考能力和团队协作的精神，思考 增强自己的思维能力，团队协作提高自己的整体学习工作能力。 河北大学工商学院届本科生毕业论文设计 参考文献 余国亮单片机原理与应用北京清华大学出版社， 李继灿新编位微型计算机原理及应用北京清华大学出版社， 潘永雄新编单片机与应用西安西安电子科技大学出版社，