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近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。電子時鐘是現(xiàn)代社會中的主要計時工具之一，廣泛應用于手機，電腦，汽車等社會生活需要的各個方面，及對時間有要求的場合。本設計采用AT89C52單片機作為主要核心部件，附以上電復位電路，時鐘電路及按鍵調(diào)時電路組成。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校?必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。

用4*4的矩陣鍵盤組成0-9數(shù)字鍵及加、減、乘、除、等于、清零按鍵，LCD屏幕實時顯示輸入的數(shù)字和運算符號，每按下一個按鍵都有蜂鳴器發(fā)出的響聲。從矩陣鍵盤輸入一個數(shù)字，選擇運算符，再輸入一個數(shù)字，然后按下“等于”鍵，最后的計算結(jié)果會呈現(xiàn)在LCD屏幕上。

方案一：采用可編程邏輯期間CPLD 作為控制器。CPLD可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，且從使用及經(jīng)濟的角度考慮我們放棄了此方案

方案二：采用Atmel公司的AT89C52單片機作為控制器。AT89C52是一個低功耗，高性能的51內(nèi)核的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k空間的可反復擦些1000次的Flash只讀存儲器，具有256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個雙向I/O口，2個16位可編程定時計數(shù)器。

綜合考慮，選擇方案二，采用Atmel公司的AT89C52單片機作為控制器。

方案一：采用獨立式鍵盤。由于各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。但本題發(fā)揮部分要求16個功能鍵，按鍵數(shù)目較多，這就需要較多的輸入口線，而且電路結(jié)構(gòu)復雜。故此方案不可取。

方案二：采用矩陣鍵盤。它由行和列組成，按鍵位于行列的交叉點上，行線信號和列線信號分別通過兩個接口和CPU相連，通過行列掃描法判定按鍵的位置，此方案適用于按鍵較多的場合。

通過對4位數(shù)加法計算器項目的分析，采用4*4行列式鍵盤。

方案一：采用帶字庫LCD模塊顯示。能顯示復雜的信息，具有質(zhì)量輕，體積小，功耗低，指令功能強，接口簡單，可靠性強等優(yōu)點，顯示內(nèi)容豐富，圖形美觀，易于人機交流。但是價格昂貴。

方案二：采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管能顯示數(shù)字和符號，但是占用I/O口資源較多，對于簡單的電路可以選用此方案。

計算器，需要較為強大的人機交互界面，故選用方案一，顯示所需信息。

方案一：采用有源蜂鳴器。有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，只要一通電就會發(fā)出響聲。

方案二：采用無源蜂鳴器。無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以用直流信號無法令其鳴叫，必須用2K~5K的方波去驅(qū)動它。

鍵盤電路如圖3所示。設計數(shù)字鍵0～9 的鍵號依次為0～9，運算符號分別為“+”、“-”、“*”、“/”，以及“=”和清零“C”，通過逐行掃描函數(shù)來確定按下的鍵位。

蜂鳴器的驅(qū)動采用PNP三極管來驅(qū)動，低電平有效。其電路如圖5 所示。

在完成了計算器硬件設計和軟件設計以后，便進入系統(tǒng)的調(diào)試階段。系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法基本上是相同的，但具體細節(jié)和所采用的開發(fā)系統(tǒng)以及用戶系統(tǒng)選用的單片機型號有關，如可選用Keil軟件進行軟件調(diào)試，用Proteus軟件完成硬件調(diào)試。

通過這次設計，使我們得到了一次用專業(yè)知識和專業(yè)技能去分析問題、解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及用C語言設計程序的思路技巧等方面都能向前邁了一大步，為我們?nèi)蘸蟪蔀楹细竦膽眯腿瞬糯蛳铝己玫幕A。

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit lcden=P2^1; //定義E口
sbit lcdrs=P2^0; //定義RS口
sbit beep=P2^2; //定義蜂鳴器
uchar code table[]={'0','1','2','3','4','5','6', //創(chuàng)建鍵位數(shù)組，數(shù)字，運算符號，等于號，清零（小數(shù)點）
'7','8','9','+','-','*','/','=','.'};
uchar key,flag1,js,k1,k2;
uchar a[20],b[20];
float jieguo=0;
void delay(uchar z) //延遲函數(shù)
{
uchar x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
void write_cmd(uchar cmd) //寫命令函數(shù)
{
lcdrs=0;
P1=cmd;
delay(5);
lcden=1;
delay(4);
lcden=0;
}
void write_data(uchar date) //寫數(shù)據(jù)函數(shù)
{
lcdrs=1;
P1=date;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void init() //LCD初始化函數(shù)
{
lcden=0;
write_cmd(0x38); //設置16x2顯示，8位數(shù)據(jù)接口
write_cmd(0x0c); //設置開顯示，不顯示光標（關顯示是0x08）
write_cmd(0x06); //寫一個字符后地址指針加1
write_cmd(0x01); //清屏
}
void keyscan()
{
uchar temp,uu=0xf7;
uint i;
for(i=0;i<4;i++)
{
uu=_crol_(uu,1); //左移
P3=uu;
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
delay(10);
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if(temp!=0x0f)
{
temp=P3;
switch(temp)
{
case 0xee:key=1;beep=0;delay(200);beep=1;break; //延遲200響聲
case 0xde:key=2;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xbe:key=3;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0x7e:key=10;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xed:key=4;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xdd:key=5;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xbd:key=6;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0x7d:key=11;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xeb:key=7;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xdb:key=8;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xbb:key=9;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0x7b:key=12;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xe7:key=0;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0xd7:key=15;beep=0;delay(200);beep=1;
beep=0;delay(200);beep=1;beep=0;delay(200);beep=1;break; //清零長響聲
case 0xb7:key=13;beep=0;delay(200);beep=1;break;
case 0x77:key=14;beep=0;delay(180);beep=1;delay(100);
beep=0;delay(180);beep=1;break; //等于按鍵兩聲短響，中間較短間隔
}
while(temp!=0x0f)
{
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
}
flag1=1;
}
}
}
}
void jscl() //計算顯示函數(shù)
{
uchar i,j,n;
float s,temp2;
long int s1,s2,a1,b1,c1,temp1;
a1=1;
b1=1;
s1=0;
s2=0;
s=0;
if(k2!=0)
{
for(j=0;j<k1+1;j++) //存放第一操作數(shù)
{
for(i=0;i<k1-j;i++)
a1=a1*10;
s1=s1+a[j]*a1;
a1=1;
}
for(j=k1+1;j<k2+1;j++) //存放第二操作數(shù)
{
for(i=0;i<k2-j;i++)
b1=b1*10;
s2=s2+a[j]*b1;
b1=1;
}
if(js==10) //判斷運算符號
{
s=s1+s2;
}
if(js==11)
{
s=s1-s2;
}
if(js==12)
{
s=s1*s2;
}
if(js==13)
{
s=(s1*0.1)/(s2*0.1);
}
jieguo=s;
}
else
s=jieguo;
if(jieguo>9999||s>=9999)
{
write_data('E');
}
else //運算結(jié)果小數(shù)的處理
{
c1=(long int)(s*1000)%10;
if(c1>=5)
s=s+0.01;
temp1=(long int)(s);
temp2=s-temp1;
n=0;
while(temp1)
{
b[n]=temp1%10;
temp1=temp1/10;
n++;
}
b[n]=temp2*10;
b[n+1]=(uchar)(temp2*100)%10;
for(i=n;i>0;i--)
{
write_data(table[b[i-1]]);
}
if(jieguo<1)
{
write_data(table[0]);
write_data(table[15]);
write_data(table[b[n]]);
write_data(table[b[n+1]]);
}
else
{
write_data(table[15]);
write_data(table[b[n]]);
write_data(table[b[n+1]]);
}
}
}
void main()
{
uchar i,j;
init();
write_cmd(0x80); //將液晶指針定位在第一行第一個單元
key=15;
i=0;
flag1=0;
while(1)
{
keyscan();
if(flag1==1)
{
if(key==15) //判斷為清零操作
{
write_cmd(0x01);
i=0;
for(j=0;j<20;j++)
{
a[j]=0;
b[j]=0;
}
k1=0;
k2=0;
}
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復制代碼

序號	材料名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	元件代號
1	單片機	AT89C52	1	U1
2	晶振	12MHz	1	X1
3	三級管	MJE350	1	Q1
4	鍵盤	4*4	16
5	LCD1602	LM016L	1	LCD1602
6	蜂鳴器		1	BEEP
7	電阻	1k	1	R1

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