基于51單片機的紅外無線計算器設計

ID:272887 · 發表于 2018-1-7 20:17

摘要

本設計利用紅外線作為傳輸介質，利用紅外遙控其實現數據的輸入。其次用單片機處理數據，計算結果采用1602液晶顯示器顯示，可支持負數的輸出。系統基本實現了計算器的加減乘除功能。

1系統方案

1.1 紅外部分的論證與選擇

1.2 顯示部分的論證與選擇

1.3 控制系統的論證與選擇

2系統理論分析與計算

3電路與程序設計

3.1電路的設計

3.1.1系統總體框圖

3.1.2控制部分子系統框圖與電路原理圖

3.1.3 紅外部分子系統框圖與電路原理圖

3.1.4 1602顯示子系統框圖與電路原理圖

3.1.5電源

3.2程序的設計

3.2.1程序功能描述與設計思路

3.2.2程序流程圖

4測試方案與測試結果

4.1測試方案

4.2 測試結果及分析

附錄1：源程序

基于STC89C516RD+的紅外計算器

【技術部】

1系統方案

本系統主要由紅外部分、控制系統部分、顯示部分組成，電源直接使用5V直流電。下面分別論證這幾個模塊的選擇。

1.1 紅外部分的論證與選擇

由于采用矩陣鍵盤的輸入方式會浪費單片機過多的IO口，且鍵盤掃描函數過于冗長。所以本系統摒棄了矩陣鍵盤的輸入，采用紅外遙控輸入。紅外輸入用紅外遙控器，接收用一體化紅外接收頭。整個紅外接收只用了3個IO口，使系統的電路設計個更為簡便。

1.2 顯示部分的論證與選擇

系統顯示部分采用市場出售的基于HD44780液晶芯片的1602液晶顯示器。此類顯示器可顯示數字和常用的字符。適合用于計算器的設計。

1.3 控制部分的論證與選擇

控制部分采用單片機STC90C516RD+實現。由于該計算器程序所用的ROM和RAM較小，沒有必要用增強型的1T單片機例如STC12C5A60S2。所以用普通的51單片機即可。系統采用了12M的晶振。實現了對數據的有效處理。

2系統理論分析與計算

開啟系統之后，單片機就一直檢測有無紅外數據的輸入，若有則在單片機中實現數據的處理，后將數據傳輸到1602顯示屏顯示出來。

3電路與程序設計3.1電路的設計3.1.1系統總體框圖

由于本系統在普中開發板上實現，沒有另外焊接電路，故系統電路圖省略。

3.1.2 控制部分子系統框圖與電路原理圖

1、控制部分子系統框圖

圖1 控制部分子系統框圖

3.1.3 紅外子系統框圖與電路原理圖

1、紅外子系統框圖

圖3 紅外子系統框圖

3.1.4LCD1602顯示子系統框圖與電路原理圖

圖3 LCD1602顯示子系統框圖

3.1.5電源

電源直接使用（普中單片機開發板上的）直流5V供電，確保電路的正常穩定工作。這部分電路比較簡單，故不作詳述。

3.2程序的設計3.2.1程序功能描述與設計思路

1、程序功能描述

根據題目要求軟件部分主要實現紅外解碼，計算函數和顯示函數。

1）紅外解碼及將鍵值顯示為指定字符。

2）計算器核心計算部分。

3）顯示輸入的算式及結果。

2、程序設計思路

3.2.2程序流程圖

1、主程序流程圖

4測試方案與測試結果4.1測試方案

1、硬件測試

基于普中單片機開發測試儀測試

4.2 測試結果及分析

此設計符合原先設想，一切正常。

綜上所述，本設計達到設計要求。

參考文獻

《新概念51單片機c語言教程》，《C程序設計》

附錄1：源程序
單片機源程序如下:

/****************************************************************************/
/* 紅外線計算器 */
/*功能：可實現整數的加減乘除（由紅外遙控輸入，1602顯示） */
/* 可實現負數的結果輸出 */
/* */
/*作者： */
/****************************************************************************/
/****************************頭文件*******************************************/
#include<reg52.h>
/*****************************宏定義******************************************/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define lin P0 //宏定義數據口
/******************************位定義*****************************************/
sbit BEEP = P1^5; //定義蜂鳴器端口
sbit IRIN=P3^2; //定義紅外使用的中斷
sbit lcd1602e=P2^7; //1602使能端
sbit lcd1602rw=P2^5; // 1602讀寫選擇端
sbit lcd1602rs=P2^6; // 1602數據命令選擇端
/******************************函數聲明***************************************/
void delay(uint c); //延時函數
void writeorder(uchar order); //寫命令函數
void writedata(uchar dat); //寫數據函數
void initialize(); //1602初始化函數
void beep(); //蜂鳴器發聲函數
void IrInit(); //紅外初始化函數
void outwork(int a); //結果顯示函數
void IRdelay(unsigned char x); //紅外解碼延時函數
/******************************定義全局變量或數組*****************************/
unsigned char IRCOM[6]; //定義紅外解碼所用數組
/*******************************主函數****************************************/
void main(void) //主函數
{
uchar codedata[]=" welcome you "; //定義初始顯示界面
uchar codedata1[]=" lin chuang wei ";
uint flag=0,lin0,lin1,k=0; //定義局部變量
uchar flagfu,fuhao=0,beeplin=0,i,j;
int a=0,b=0,c=0;
initialize(); //1602初始化
for(j=100;j>0;j--)
{
writeorder(0x80); //設置數據指針起點，顯示在第一行
for(i=0;i<16;i++)
writedata(codedata1[i]);
writeorder(0x80+0x40); //設置數據指針起點，顯示在第二行
for(i=0;i<14;i++)
{
writedata(codedata[i]);
}
}
IrInit(); //紅外初始化
initialize(); //1602初始化
writeorder(0x80); //設置顯示位置
while(1)
{ //紅外解碼
writeorder(0x06); //設置指針加1
IRCOM[5]=IRCOM[2]>>4; //高位
IRCOM[6]=IRCOM[2]&0x0f; //低位
if(IRCOM[5]>9)
{
lin0=0x37+IRCOM[5]; //將數值轉換為該顯示的ASCII碼
}
else
{
lin0=IRCOM[5]+0x30; //將數值轉換為該顯示的ASCII碼
}
if(IRCOM[6]>9)
{
lin1=IRCOM[6]+0x37; //將數值轉換為該顯示的ASCII碼
}
else
{
lin1=IRCOM[6]+0x30; //將數值轉換為該顯示的ASCII碼
}
if((lin0==49)&&(lin1==54))writedata(flagfu='0'); //顯示0
else if((lin0==48)&&(lin1==67))writedata(flagfu='1'); //顯示1
else if((lin0==49)&&(lin1==56))writedata(flagfu='2'); //顯示2
else if((lin0==53)&&(lin1==69))writedata(flagfu='3'); //顯示3
else if((lin0==48)&&(lin1==56))writedata(flagfu='4'); //顯示4
else if((lin0==49)&&(lin1==67))writedata(flagfu='5'); //顯示5
else if((lin0==53)&&(lin1==65))writedata(flagfu='6'); //顯示6
else if((lin0==52)&&(lin1==50))writedata(flagfu='7'); //顯示7
else if((lin0==53)&&(lin1==50))writedata(flagfu='8'); //顯示8
else if((lin0==52)&&(lin1==65))writedata(flagfu='9'); //顯示9
else if((lin0==52)&&(lin1==53)) //刪除所有顯示
{
writeorder(0x01); //清屏
writeorder(0x80); //設置數據指針起點
a=0;b=0; //初始化a，b，避免計算出錯
}
//else if((lin0==52)&&(lin1==54)) //剩下1個空按鍵
else if((lin0==52)&&(lin1==55))beeplin=1; // 關聲音
else if((lin0==52)&&(lin1==52))writedata(flagfu='='); //顯示=
else if((lin0==52)&&(lin1==48))writeorder(0x10); //光標左移1位
else if((lin0==52)&&(lin1==51))writeorder(0x14); //光標右移1位
else if((lin0==48)&&(lin1==55)) //刪除一位數
{
writeorder(0x10);
writedata(' ');
writeorder(0x10);
}
else if((lin0==49)&&(lin1==53))writedata(flagfu='-'); //顯示-
else if((lin0==48)&&(lin1==57))writedata(flagfu='+'); //顯示+
else if((lin0==49)&&(lin1==57))writedata(flagfu='*'); //顯示*
else if((lin0==48)&&(lin1==68))writedata(flagfu='/'); //顯示/
if(beeplin==0) //如果beeplin=0則蜂鳴器發聲
beep();
switch(flagfu) //計算函數
{
case '=': switch(fuhao)
{ case'+':a=b+a;outwork(a);break;
case'-':a=b-a;outwork(a);break;
case'*':a=a*b;outwork(a);break;
case'/':a=b/a;outwork(a);break;
default:break;
}
break;
case '+':fuhao='+';b=a;k=0;break;
case '-':fuhao='-';b=a;k=0;break;
case '*':fuhao='*';b=a;k=0;break;
case '/':fuhao='/';b=a;k=0;break;
case '0':
case '1':
case '2':
case '3':
case '4':
case '5':
case '6':
case '7':
case '8':
case '9':a=(flagfu-'0')+a*k*10;k=1;; break; //可實現多位數的輸入
}
while(IRIN); //如果沒有發生中斷則一直停在這里，避免while（1）重復執行
}
}
/******************************延時函數*****************************************/
void delay(uint c)
{ uchar a,b;
for(a=c;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
/*******************************發聲函數****************************************/
void beep()
{
unsigned char i;
for (i=0;i<20;i++)
{
delay(5);
BEEP=!BEEP; //BEEP取反
}
BEEP=1; //關閉蜂鳴器
}
/*******************************紅外初始化函數**********************************/
void IrInit()
{
IT0=1;//下降沿觸發
EX0=1;//打開中斷0允許
EA=1; //打開總中斷
IRIN=1;//初始化端口
}
/********************************紅外延時函數************************************/
void IRdelay(unsigned char x) //x*0.14MS
{
unsigned char i;
while(x--)
{
for (i = 0; i<13; i++) {}
}
}
/********************************1602寫命令函數***********************************/
void writeorder(uchar order) //寫入命令
{
lcd1602rs = 0; //選擇發送命令
lcd1602rw = 0; //選擇寫入
lin=order; //放入命令
delay(1); //等待數據穩定
lcd1602e = 1; //寫入時序
delay(5); //保持時間
lcd1602e=0;
}
/********************************1602寫數據函數************************************/
void writedata(uchar dat) //寫入數據
{
lcd1602rs = 1; //選擇輸入數據
lcd1602rw = 0; //選擇寫入
lin = dat; //寫入數據
delay(1);
lcd1602e= 1; //寫入時序
delay(5); //保持時間
lcd1602e=0;
}
/**********************************1602初始化函數************************************/
void initialize() //LCD初始化子程序
{ lcd1602e = 0; //使能
writeorder(0x38); //開顯示
writeorder(0x0f); //開顯示不顯示光標
writeorder(0x06); //寫一個指針加1
writeorder(0x01); //清屏
}
/***********************************顯示函數******************************************/
void outwork(int a)
{
uchar i,shu[6];
uint k=0;
if(a<0) //若是負數，顯示負號
{writeorder(0x80+0x49);
writedata('-');
a=-a;
}
//分離結果
shu[0]='0'+a/100000; //十萬
shu[1]='0'+a/10000%10; //萬
shu[2]='0'+a/1000%10; //千
shu[3]='0'+a/100%10; //百
shu[4]='0'+a/10%10; //十
shu[5]='0'+a%10; //個
writeorder(0x80+0x4a);
for(i=0;i<5;i++) //如果前面幾位為0就顯示空格
if(shu[i]=='0')
shu[i]=' ';
else
break;
for(i=0;i<6;i++)
writedata(shu[i]);
}
/* while(c!=0)
{ //另一種思路的顯示函數
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
}
*/
/*******************************紅外中斷函數****************************************/
void IR_IN(void) interrupt 0 // 進入中斷，開始處理紅外信號
{
unsigned char j,k,N=0;
EX0 = 0; //進入中斷后先關掉中斷
IRdelay(5);
if (IRIN==1) // 這里是避免干擾信號影響，如出現干擾信號，將會屏蔽掉
{
EX0 =1;
return;
}
//確認IR信號出現
while (!IRIN) //等IR變為高電平，跳過9ms的前導低電平信號。
{
IRdelay(1);
}
……………………
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