王海龙——基于MSC-51单片机计算器(2)

哈尔滨远东理工学院学士学位论文 Abstract

In recent years, along with the penetration of computer LSI development and social fields, SCM applications are constantly deepening. Because of its strong function, small size, low power consumption, cost-effective, easy to use features, it is particularly suitable in relation to the control of the system, more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, instrumentation, data acquisition, military products as well as household appliances and other fields.

The most important feature of the microcontroller on the structure as a major branch of the microcomputer, CPU, RAM and ROM memory, timers, and multiple I / O interface circuit integrated in a VLSI chip. From its composition and function of a single chip is actually a computer.

The design is a four-digit calculator MSC-51 microcontroller design, using C language programming calculator function. External 4X4 keyboard, the keyboard scan to complete control of the number of input by the drive circuit to the numerical results on the seven-segment common cathode LED display properly, and has cleared the clear key at any time to complete the calculation and display. Calculator will be completed 0-9999 integer add / subtract / multiply / divide operations.

Keywords: MSC-51 single-chip four-digit calculator C language

-II-

哈尔滨远东理工学院学士学位论文 目 录

摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 目 录 ........................................................................................................................................... III 第1章 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 单片机的发展历史和趋势 .............................................................................................. 1

1.1.1发展历史 ................................................................................................................ 1 1.1.2 发展趋势 ............................................................................................................... 1 1.2 MCS-51单片机系统简介 ................................................................................................ 2

1.2.1 单片机的基本特点 ............................................................................................... 2 1.2.2 单片机的组成 ....................................................................................................... 3 1.3 本章小结 .......................................................................................................................... 3 第2章 MCS-51单片机计算器总体方案 .................................................................................... 4

2.1 设计任务 .......................................................................................................................... 4 2.2 方案设计 .......................................................................................................................... 4

2.2.1 主程序方案 ........................................................................................................... 4 2.2.2 按键显示方案 ....................................................................................................... 4 2.2.3 设计难点 ............................................................................................................... 4 2.3 本章小结 .......................................................................................................................... 4 第3章 MCS-51单片机计算器硬件设计 .................................................................................... 5

3.1 主要元件介绍与选择 ...................................................................................................... 5

3.1.1 电阻 ....................................................................................................................... 5 3.1.2 电容器 ................................................................................................................... 5 3.2各硬件的功能与连接 ....................................................................................................... 5

3.2.1 AT89S51单片机 ................................................................................................... 5 3.2.2七段数码管 ............................................................................................................ 7 3.2.3 按键 ....................................................................................................................... 7 3.2.4 矩阵式键盘设定 ................................................................................................... 8 3.2.5 复位.时钟电路设计 .............................................................................................. 8 3.3 本章小结 .......................................................................................................................... 8 第4章 MCS-51单片机计算器软件设计 .................................................................................. 10

4.1 软件设定 ........................................................................................................................ 10

4.1.1 程序规划 ............................................................................................................. 10 4.1.2 程序设定 ............................................................................................................. 10 4.1.3 数码管显示程序设计 ......................................................................................... 11 4.1.4 键盘程序设计 ..................................................................................................... 11 4.2 程序总编 ........................................................................................................................ 13

4.2.1 主要变量 ............................................................................................................. 13 4.2.2 程序模块 ............................................................................................................. 14 4.3 本章小结 ........................................................................................................................ 14 第5章 实验环境与调试 ............................................................................................................. 15

5.1 软件实验方法 ................................................................................................................ 15 5.2 实际焊接及其注意事项 ................................................................................................ 16 5.3 本章小结 ........................................................................................................................ 16

-III-

哈尔滨远东理工学院学士学位论文 结 论 ........................................................................................................................................... 17 致 谢 ........................................................................................................................................... 18 参考文献 ....................................................................................................................................... 19 附录 A .......................................................................................................................................... 20 附录 B .......................................................................................................................................... 26 附录 C .......................................................................................................................................... 30 附录 D .......................................................................................................................................... 32

-IV-

哈尔滨远东理工学院学士学位论文 第1章 绪论

1.1 单片机的发展历史和趋势

1.1.1发展历史

继1971年微处理器的研制成功不久以后,就出现了单片机,但最早的单片机是1位的,当时因为工艺限制,单片机采用双片的形式而且功能比较简单.如果我们以8位单片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段. [1]

1.第一阶段（1976-1978）

单片机的初级阶段.以Intel公司的MCS–48为代表.MCS–48的推出是在工业控制领域的控索,参与这一控索的公司还有Motorola .Zilog等,都取得了满意的效果.这就是SCM的诞生年代,―单机片‖一词即由此而来.

2.第二阶段（1978-1982）

单片机的完善阶段.Intel公司在MCS–48 基础上推出了完善的.典型的单片机系列MCS –51.它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构.

①完善的外部总线.MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构,包括8位数据总线.16位地址总线.控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口;

②CPU外围功能单元的集中管理模式;

③体现工控特性的位地址空间及位操作方式;

④指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指令. 3.第三阶段（1982-1990）

8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器发展的阶段.Intel公司推出的MCS–96系列单片机,将一些用于测控系统的模数转换器.程序运行监视器.脉宽调制器等纳入片中,体现了单片机的微控制器特征.随着MCS–51系列的广应用,许多电气厂商竞相使用8051为内核,将许多测控系统中使用的电路技术.接口技术.多通道A/D转换部件.可靠性技术等应用到单片机中,增强了外围电路路功能,强化了智能控制的特征.

4.第四阶段（1990—现在）

微控制器的全面发展阶段.随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用,出现了高速.大寻址范围.强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机,以及小型廉价的专用型单片机.[2]

1.1.2 发展趋势

目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化.低功耗.小体积.大容量.高性能.低价格和外围电路内装化等几个方面发展.下面是单片机的主要发展趋势.

CMOS化:近年来由于CHMOS技术的进小,大大地促进了单片机的CMOS化.CMOS芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精细管理状态.这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因.因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产.CMOS电路的特点是低功耗.高密度.低速度.低价格.采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快,但功耗和芯片面积较大.随着技术和工艺水平的提高,又出现了HMOS（高密度.高速度MOS）和CHMOS工艺.CHMOS和HMOS工艺的结合.目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度,传输延迟时间小于2ns,它的综合优势已在于TTL电路.因而,在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路.

低功耗化:单片机的功耗已从Ma级,甚至1uA以下;使用电压在3~6V之间,完全适应电

-1-

哈尔滨远东理工学院学士学位论文 池工作.低功耗化的效应不仅是功耗低,而且带来了产品的高可靠性.高抗干扰能力以及产品的便携化.

低电压化:几乎所有的单片机都有WAIT.STOP等省电运行方式.允许使用的电压范围越来越宽,一般在3~6V范围内工作.低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V.目前0.8V供电的单片机已经问世.

低噪声与高可靠性:为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施.

大容量化:以往单片机内的ROM为1KB~4KB,RAM为64~128B.但在需要复杂控制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充.为了适应这种领域的要求,须运用新的工艺,使片内存储器大容量化.目前,单片机内ROM最大可达64KB,RAM最大为2KB.

高性能化:主要是指进一步改进CPU的性能,加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性.这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上.由于这类单片机有极高的指令速度,就可以用软件模拟其I/O功能,由此引入了虚拟外设的新概念.

小容量.低价格化:与上述相反,以4位.8位机为中心的小容量.低价格化也是发展动向之一.这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化,可广泛用于家电产品.

外围电路内装化:这也是单片机发展的主要方向.随着集成度的不断提高,有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内.除了一般必须具有的CPU.ROM.RAM.定时器/计数器等以外,片内集成的部件还有模/数转换器.声音发生器.监视定时器.液晶显示驱动器.彩色电视机和录像机用的锁相电路等.

串行扩展技术:在很长一段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构.随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展,加之处围接口不断进入片内,推动了单片机―单片‖应用结构的发展.特别是 IC.SPI等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构更加简化及规范化.

1.2 MCS-51单片机系统简介

1.2.1 单片机的基本特点

由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺,使其具有很多显著的特点,因而在各个领域都得到了迅猛的发展.单片机主要有如下特点:

① 有优异的性能价格比;

② 集成度高.体积小.有很高的可靠性.单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力.另外,其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作;

③ 控制功能强.为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令.I/O口的逻辑操作以及位处理功能.单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机.;

④ 低功耗.低电压,便于生产便携式的产品.;

⑤ 外部总线增加了IC（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构;

⑥单片机的系统扩展和系统配置较典型.规范,容易构成各种规模的应用系统.[3]

-2-

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库王海龙——基于MSC-51单片机计算器(2)在线全文阅读。