基于51单片机的红外无线计算器设计

ID:272887 · 发表于 2018-1-7 20:17

摘要

本设计利用红外线作为传输介质，利用红外遥控其实现数据的输入。其次用单片机处理数据，计算结果采用1602液晶显示器显示，可支持负数的输出。系统基本实现了计算器的加减乘除功能。

1系统方案

1.1 红外部分的论证与选择

1.2 显示部分的论证与选择

1.3 控制系统的论证与选择

2系统理论分析与计算

3电路与程序设计

3.1电路的设计

3.1.1系统总体框图

3.1.2控制部分子系统框图与电路原理图

3.1.3 红外部分子系统框图与电路原理图

3.1.4 1602显示子系统框图与电路原理图

3.1.5电源

3.2程序的设计

3.2.1程序功能描述与设计思路

3.2.2程序流程图

4测试方案与测试结果

4.1测试方案

4.2 测试结果及分析

附录1：源程序

基于STC89C516RD+的红外计算器

【技术部】

1系统方案

本系统主要由红外部分、控制系统部分、显示部分组成，电源直接使用5V直流电。下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 红外部分的论证与选择

由于采用矩阵键盘的输入方式会浪费单片机过多的IO口，且键盘扫描函数过于冗长。所以本系统摒弃了矩阵键盘的输入，采用红外遥控输入。红外输入用红外遥控器，接收用一体化红外接收头。整个红外接收只用了3个IO口，使系统的电路设计个更为简便。

1.2 显示部分的论证与选择

系统显示部分采用市场出售的基于HD44780液晶芯片的1602液晶显示器。此类显示器可显示数字和常用的字符。适合用于计算器的设计。

1.3 控制部分的论证与选择

控制部分采用单片机STC90C516RD+实现。由于该计算器程序所用的ROM和RAM较小，没有必要用增强型的1T单片机例如STC12C5A60S2。所以用普通的51单片机即可。系统采用了12M的晶振。实现了对数据的有效处理。

2系统理论分析与计算

开启系统之后，单片机就一直检测有无红外数据的输入，若有则在单片机中实现数据的处理，后将数据传输到1602显示屏显示出来。

3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图

由于本系统在普中开发板上实现，没有另外焊接电路，故系统电路图省略。

3.1.2 控制部分子系统框图与电路原理图

1、控制部分子系统框图

图1 控制部分子系统框图

3.1.3 红外子系统框图与电路原理图

1、红外子系统框图

图3 红外子系统框图

3.1.4LCD1602显示子系统框图与电路原理图

图3 LCD1602显示子系统框图

3.1.5电源

电源直接使用（普中单片机开发板上的）直流5V供电，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，故不作详述。

3.2程序的设计3.2.1程序功能描述与设计思路

1、程序功能描述

根据题目要求软件部分主要实现红外解码，计算函数和显示函数。

1）红外解码及将键值显示为指定字符。

2）计算器核心计算部分。

3）显示输入的算式及结果。

2、程序设计思路

3.2.2程序流程图

1、主程序流程图

4测试方案与测试结果4.1测试方案

1、硬件测试

基于普中单片机开发测试仪测试

4.2 测试结果及分析

此设计符合原先设想，一切正常。

综上所述，本设计达到设计要求。

参考文献

《新概念51单片机c语言教程》，《C程序设计》

附录1：源程序
单片机源程序如下:

/****************************************************************************/
/* 红外线计算器 */
/*功能：可实现整数的加减乘除（由红外遥控输入，1602显示） */
/* 可实现负数的结果输出 */
/* */
/*作者： */
/****************************************************************************/
/****************************头文件*******************************************/
#include<reg52.h>
/*****************************宏定义******************************************/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define lin P0 //宏定义数据口
/******************************位定义*****************************************/
sbit BEEP = P1^5; //定义蜂鸣器端口
sbit IRIN=P3^2; //定义红外使用的中断
sbit lcd1602e=P2^7; //1602使能端
sbit lcd1602rw=P2^5; // 1602读写选择端
sbit lcd1602rs=P2^6; // 1602数据命令选择端
/******************************函数声明***************************************/
void delay(uint c); //延时函数
void writeorder(uchar order); //写命令函数
void writedata(uchar dat); //写数据函数
void initialize(); //1602初始化函数
void beep(); //蜂鸣器发声函数
void IrInit(); //红外初始化函数
void outwork(int a); //结果显示函数
void IRdelay(unsigned char x); //红外解码延时函数
/******************************定义全局变量或数组*****************************/
unsigned char IRCOM[6]; //定义红外解码所用数组
/*******************************主函数****************************************/
void main(void) //主函数
{
uchar codedata[]=" welcome you "; //定义初始显示界面
uchar codedata1[]=" lin chuang wei ";
uint flag=0,lin0,lin1,k=0; //定义局部变量
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); //设置数据指针起点，显示在第一行
for(i=0;i<16;i++)
writedata(codedata1[i]);
writeorder(0x80+0x40); //设置数据指针起点，显示在第二行
for(i=0;i<14;i++)
{
writedata(codedata[i]);
}
}
IrInit(); //红外初始化
initialize(); //1602初始化
writeorder(0x80); //设置显示位置
while(1)
{ //红外解码
writeorder(0x06); //设置指针加1
IRCOM[5]=IRCOM[2]>>4; //高位
IRCOM[6]=IRCOM[2]&0x0f; //低位
if(IRCOM[5]>9)
{
lin0=0x37+IRCOM[5]; //将数值转换为该显示的ASCII码
}
else
{
lin0=IRCOM[5]+0x30; //将数值转换为该显示的ASCII码
}
if(IRCOM[6]>9)
{
lin1=IRCOM[6]+0x37; //将数值转换为该显示的ASCII码
}
else
{
lin1=IRCOM[6]+0x30; //将数值转换为该显示的ASCII码
}
if((lin0==49)&&(lin1==54))writedata(flagfu='0'); //显示0
else if((lin0==48)&&(lin1==67))writedata(flagfu='1'); //显示1
else if((lin0==49)&&(lin1==56))writedata(flagfu='2'); //显示2
else if((lin0==53)&&(lin1==69))writedata(flagfu='3'); //显示3
else if((lin0==48)&&(lin1==56))writedata(flagfu='4'); //显示4
else if((lin0==49)&&(lin1==67))writedata(flagfu='5'); //显示5
else if((lin0==53)&&(lin1==65))writedata(flagfu='6'); //显示6
else if((lin0==52)&&(lin1==50))writedata(flagfu='7'); //显示7
else if((lin0==53)&&(lin1==50))writedata(flagfu='8'); //显示8
else if((lin0==52)&&(lin1==65))writedata(flagfu='9'); //显示9
else if((lin0==52)&&(lin1==53)) //删除所有显示
{
writeorder(0x01); //清屏
writeorder(0x80); //设置数据指针起点
a=0;b=0; //初始化a，b，避免计算出错
}
//else if((lin0==52)&&(lin1==54)) //剩下1个空按键
else if((lin0==52)&&(lin1==55))beeplin=1; // 关声音
else if((lin0==52)&&(lin1==52))writedata(flagfu='='); //显示=
else if((lin0==52)&&(lin1==48))writeorder(0x10); //光标左移1位
else if((lin0==52)&&(lin1==51))writeorder(0x14); //光标右移1位
else if((lin0==48)&&(lin1==55)) //删除一位数
{
writeorder(0x10);
writedata(' ');
writeorder(0x10);
}
else if((lin0==49)&&(lin1==53))writedata(flagfu='-'); //显示-
else if((lin0==48)&&(lin1==57))writedata(flagfu='+'); //显示+
else if((lin0==49)&&(lin1==57))writedata(flagfu='*'); //显示*
else if((lin0==48)&&(lin1==68))writedata(flagfu='/'); //显示/
if(beeplin==0) //如果beeplin=0则蜂鸣器发声
beep();
switch(flagfu) //计算函数
{
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; //可实现多位数的输入
}
while(IRIN); //如果没有发生中断则一直停在这里，避免while（1）重复执行
}
}
/******************************延时函数*****************************************/
void delay(uint c)
{ uchar a,b;
for(a=c;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
/*******************************发声函数****************************************/
void beep()
{
unsigned char i;
for (i=0;i<20;i++)
{
delay(5);
BEEP=!BEEP; //BEEP取反
}
BEEP=1; //关闭蜂鸣器
}
/*******************************红外初始化函数**********************************/
void IrInit()
{
IT0=1;//下降沿触发
EX0=1;//打开中断0允许
EA=1; //打开总中断
IRIN=1;//初始化端口
}
/********************************红外延时函数************************************/
void IRdelay(unsigned char x) //x*0.14MS
{
unsigned char i;
while(x--)
{
for (i = 0; i<13; i++) {}
}
}
/********************************1602写命令函数***********************************/
void writeorder(uchar order) //写入命令
{
lcd1602rs = 0; //选择发送命令
lcd1602rw = 0; //选择写入
lin=order; //放入命令
delay(1); //等待数据稳定
lcd1602e = 1; //写入时序
delay(5); //保持时间
lcd1602e=0;
}
/********************************1602写数据函数************************************/
void writedata(uchar dat) //写入数据
{
lcd1602rs = 1; //选择输入数据
lcd1602rw = 0; //选择写入
lin = dat; //写入数据
delay(1);
lcd1602e= 1; //写入时序
delay(5); //保持时间
lcd1602e=0;
}
/**********************************1602初始化函数************************************/
void initialize() //LCD初始化子程序
{ lcd1602e = 0; //使能
writeorder(0x38); //开显示
writeorder(0x0f); //开显示不显示光标
writeorder(0x06); //写一个指针加1
writeorder(0x01); //清屏
}
/***********************************显示函数******************************************/
void outwork(int a)
{
uchar i,shu[6];
uint k=0;
if(a<0) //若是负数，显示负号
{writeorder(0x80+0x49);
writedata('-');
a=-a;
}
//分离结果
shu[0]='0'+a/100000; //十万
shu[1]='0'+a/10000%10; //万
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; //个
writeorder(0x80+0x4a);
for(i=0;i<5;i++) //如果前面几位为0就显示空格
if(shu[i]=='0')
shu[i]=' ';
else
break;
for(i=0;i<6;i++)
writedata(shu[i]);
}
/* while(c!=0)
{ //另一种思路的显示函数
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
}
*/
/*******************************红外中断函数****************************************/
void IR_IN(void) interrupt 0 // 进入中断，开始处理红外信号
{
unsigned char j,k,N=0;
EX0 = 0; //进入中断后先关掉中断
IRdelay(5);
if (IRIN==1) // 这里是避免干扰信号影响，如出现干扰信号，将会屏蔽掉
{
EX0 =1;
return;
}
//确认IR信号出现
while (!IRIN) //等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。
{
IRdelay(1);
}
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