单片机简易计算器.docx
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单片机简易计算器.docx
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单片机简易计算器
简易计算器的设计报告
报告名称简易计算器设计
学生姓名黄新潮严祎乐
所在系别计算机科学与信息管理系
所在班级计算机102
二O一三年十一月
简易计算器的设计报告
一、设计任务
1.设计任务:
用51单片机设计实现一个简易计算器,
2.设计要求:
(1)要求LCD显示。
(2)矩阵键盘输入。
(3)能进行2位数的加减乘除运算。
(4)除法精确到小数点两位。
(5)具有溢出报错功能。
二、系统设计方案
按照系统设计的功能的要求,初步确定设计系统由单片机主控模块、四位一体数码管显示模块、键扫描接口电路共三个主要模块组成。
主控芯片使用51系列AT89C51单片机,键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。
显示模块采用四位一体共阳极数码管。
三、硬件系统设计
1.单片机最小系统
单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分,包括主控芯片、复位电路和晶振电路。
2.键盘接口电路
计算器所需按键有:
键:
’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’
功能键:
’+’,’-‘,’*’,’/’,’=’,’R(清零)’
共计16个按键,采用4*4矩阵键盘,键盘的行和列之间都有公共端相连,四行采用端口P0.0~P0.3,四列采用端口P3.0~P3.3,通过8个端口的的高低电平完成对矩阵键盘的控制。
通过对16个按键进行编码,从而得到键盘的口地址,对比P1口德扫描结果和各按键的地址,我们就可以得到是哪个键按下,从而完成键盘的功能。
计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,如果采用独立按键的方式,在这种情况下,编程会很简单,但是会占用大量的I/O口资源,因此在很多情况下都不采用这种方式。
为此,我们引入了矩阵键盘的应用,采用四条I/O线作为行线,四条I/O线作为列线组成键盘。
在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为4×4个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率,如图所示:
键盘按键
键盘电路
3.数码管显示
采用4位一体的数码管对计算数据和结果进行显示,这里选取共阳数码管,利用NPN三极管对数码管进行驱动,为了节省I/O资源,采取动态显示的方法来显示计算数据及结果。
利用SN74LS244N锁存器来实现数码管的动态显示,P1口输出显示值,P2.0~P2.3为位选端口。
通过锁存器对段选信号的锁存,最终得到对数码管输入数据的控制。
四.软件设计部分
根据选题要求,系统编程如下所示:
LCD部分:
#include"lcd.h"
#include"key.h"
sbitBEEP=P3^6;
#include
#defineucharunsignedchar
//*********LCD1602驱动程序*********************************//
/************************************************************/
sbitRS=P3^2;//寄存器选择位,将RS位定义为P2.0引脚
sbitRW=P3^3;//读写选择位,将RW位定义为P2.1引脚
sbitE=P3^4;//使能信号位,将E位定义为P2.2引脚
sbitBF=P1^7;//忙碌标志位,,将BF位定义为P0.7引脚
/*************************************************************/
/*****************************************************
函数功能:
延时1ms
(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒),可以认为是1毫秒
***************************************************/
voiddelay1ms()
{
unsignedchari,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
/*****************************************************
函数功能:
延时若干毫秒
入口参数:
n
***************************************************/
voiddelay_lcd(unsignedcharn)
{
unsignedchari;
for(i=0;i delay1ms(); } /***************************************************** 函数功能: 判断液晶模块的忙碌状态 返回值: result。 result=1,忙碌;result=0,不忙 ***************************************************/ unsignedcharBusyTest(void) { bitresult; RS=0;//根据规定,RS为低电平,RW为高电平时,可以读状态 RW=1; E=1;//E=1,才允许读写 _nop_();//空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四个机器周期,给硬件反应时间 result=BF;//将忙碌标志电平赋给result E=0; returnresult; } /***************************************************** 函数功能: 将模式设置指令或显示地址写入液晶模块 入口参数: dictate ***************************************************/ voidWriteInstruction(unsignedchardictate) { while(BusyTest()==1);//如果忙就等待 RS=0;//根据规定,RS和R/W同时为低电平时,可以写入指令 RW=0; E=0;//E置低电平(根据表8-6,写指令时,E为高脉冲, //就是让E从0到1发生正跳变,所以应先置"0" _nop_(); _nop_();//空操作两个机器周期,给硬件反应时间 P1=dictate;//将数据送入P0口,即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=1;//E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=0;//当E由高电平跳变成低电平时,液晶模块开始执行命令 } /***************************************************** 函数功能: 指定字符显示的实际地址 入口参数: x ***************************************************/ voidWriteAddress(unsignedcharx) { WriteInstruction(x|0x80);//显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x" } /***************************************************** 函数功能: 将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块 入口参数: y(为字符常量) ***************************************************/ voidWriteData(unsignedchary) { while(BusyTest()==1); RS=1;//RS为高电平,RW为低电平时,可以写入数据 RW=0; E=0;//E置低电平(根据表8-6,写指令时,E为高脉冲, //就是让E从0到1发生正跳变,所以应先置"0" P1=y;//将数据送入P0口,即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=1;//E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=0;//当E由高电平跳变成低电平时,液晶模块开始执行命令 delay_lcd(5); } /***************************************************** 函数功能: 对LCD的显示模式进行初始化设置 ***************************************************/ voidLcdInitiate(void) { delay_lcd(15);//延时15ms,首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38);//显示模式设置: 16×2显示,5×7点阵,8位数据接口 delay_lcd(5);//延时5ms WriteInstruction(0x38); delay_lcd(5); WriteInstruction(0x38); delay_lcd(5); WriteInstruction(0x0C);//显示模式设置: 显示开,无光标,不闪烁 delay_lcd(5); WriteInstruction(0x06);//显示模式设置: 光标右移,字符不移 delay_lcd(5); WriteInstruction(0x01);//清屏幕指令,将以前的显示内容清除 delay_lcd(5); } /***************************************************** 函数功能: 连续显示字符串 ***************************************************/ voidLcdWriteString(unsignedcharaddress,unsignedchar*Date) { WriteAddress(address); while(*Date! ='\0') { WriteData(*Date);//写数据 Date++;//地址++ delay_lcd(5);//适当延时 } } voidClearScreen() { LcdWriteString(0x00,""); LcdWriteString(0x40,""); } voidDelay() { unsignedinti; for(i=0;i<32000;i++); } voidWelcome() { unsignedintbeep_delay; ucharj; ClearScreen(); BEEP=0; for(beep_delay=0;beep_delay<5000;beep_delay++); BEEP=1; LcdWriteString(0x10,"Welcome"); LcdWriteString(0x50,"Caculate"); for(j=0;j<16;j++) { WriteInstruction(0x18); Delay(); } LcdInitiate(); ClearScreen(); LcdWriteString(0x00,"0"); } KEY: #include"key.h" voiddelay1()//延时子程序 { unsignedcharn,m; for(n=100;n>0;n--) for(m=300;m>0;m--); } unsignedcharKeycan(void)//按键扫描程序P1.0--P1.3为行线P1.4--P1.7为列线 { unsignedcharrcode,ccode; P2=0xF0;//发全0行扫描码,列线输入 if((P2&0xF0)! =0xF0)//若有键按下 { delay1();//延时去抖动 if((P2&0xF0)! =0xF0) {rcode=0xFE;//逐行扫描初值 while((rcode&0x10)! =0) { P2=rcode;//输出行扫描码 if((P2&0xF0)! =0xF0)//本行有键按下 { ccode=(P2&0xF0)|0x0F; do{;}while((P2&0xF0)! =0xF0);//等待键释放 return((~rcode)+(~ccode));//返回键编码 } else rcode=(rcode<<1)|0x01;//行扫描码左移一位 } } } return0;//无键按下,返回值为0 } voidKeyDispaly(unsignedcharpos,unsignedcharkey) { switch(key) { case0x18: LcdWriteString(pos,"1");break; case0x28: LcdWriteString(pos,"2");break; case0x48: LcdWriteString(pos,"3");break; case0x14: LcdWriteString(pos,"4");break; case0x24: LcdWriteString(pos,"5");break; case0x44: LcdWriteString(pos,"6");break; case0x12: LcdWriteString(pos,"7");break; case0x22: LcdWriteString(pos,"8");break; case0x42: LcdWriteString(pos,"9");break; case0x21: LcdWriteString(pos,"0");break; case0x11: LcdWriteString(pos,".");break; case0x41: LcdWriteString(pos,"=");break; case0x88: LcdWriteString(pos,"+");break; case0x84: LcdWriteString(pos,"-");break; case0x82: LcdWriteString(pos,"*");break; case0x81: LcdWriteString(pos,"/");break; default: break; } } unsignedcharKeyToNum(unsignedcharkey) { switch(key) { case0x18: return1;break; case0x28: return2;break; case0x48: return3;break; case0x14: return4;break; case0x24: return5;break; case0x44: return6;break; case0x12: return7;break; case0x22: return8;break; case0x42: return9;break; case0x21: return0;break; default: return10;break; } } 计算部分: #include"caculate.h" ucharflag_plus; ucharflag_minus; ucharflag_multiply; ucharflag_divide; ucharflag_equal; ucharflag_point; ucharcount_point; ucharflag_result; uchartab_num; ucharcount; ucharflag_num2; unsignedintbeep_delay; sbitBEEP=P3^6; unsignedcharcodedigit[]={"0123456789"};//定义字符数组显示数字 ucharge,shi,bai,qian,wan,shiwan,baiwan; ucharp_shi,p_bai,p_qian,p_wan,p_shiwan,p_baiwan; charpos=-1; doubletemp_number1; doubletemp_number2; doublenumber1; doublenumber2; doubleresult,temp_result; voidBeep(void); voidPoint(void) { ClearScreen(); flag_result=0; tab_num=0; temp_number1=0; temp_number2=0; flag_plus=0; flag_minus=0; flag_multiply=0; flag_divide=0; flag_num2=0; pos=-1; LcdWriteString(0x00,"0"); } voidInput_Number1(unsignedcharkey_press) { uchari; floatpoint_num; if(flag_result==1){ClearScreen();pos=-1;flag_result=0;} pos++; if(flag_point==0) { LcdWriteString(0x40,""); if(temp_number1==0&&KeyToNum(key_press)==0){Point();} KeyDispaly(pos,key_press); temp_number1=temp_number1*10+KeyToNum(key_press); if(temp_number1>999) { pos=-1; ClearScreen();//清屏 LcdWriteString(0x40,"ERROR: OVERFLOW");Beep(); temp_number1=0; } } elseif(flag_point==1) { LcdWriteString(0x40,""); count_point++; KeyDispaly(pos,key_press); point_num=KeyToNum(key_press); for(i=0;i point_num=point_num*0.1; temp_number1=temp_number1+key_press; } } voidInput_Number2(unsignedcharkey_press) { uchari; floatpoint_num; if(flag_result==1){ClearScreen();pos=-1;flag_result=0;} pos++; flag_num2=1; if(flag_point==0) { LcdWriteString(0x40,""); if(temp_number1==0&&KeyToNum(key_press)==0){Point();} KeyDispaly(pos,key_press); temp_number2=temp_number2*10+KeyToNum(key_press); if(temp_number2>99) { pos=-1; ClearScreen(); LcdWriteString(0x40,"ERROR: OVERFLOW");Beep(); temp_number2=0; } } elseif(flag_point==1) { LcdWriteString(0x00,""); count_point++; KeyDispaly(pos+0x40,key_press); point_num=KeyToNum(key_press); for(i=0;i point_num=point_num*0.1; temp_number2=temp_number2+key_press; } } voidPlus(void) { count_point=0; if(flag_plus||flag_minus||flag_multiply||flag_divide||flag_result)return; pos=pos+2;//空一格 LcdWriteString(0x40,""); KeyDispaly(pos,PLUS); pos++; KeyDispaly(pos,''); if(tab_num==0) { tab_num=1; flag_plus=1; } else { //tab_num=0; //flag_plus=1; } } voidMinus(void) { count_point=0; if(flag_plus||flag_minus||flag_multiply||flag_divide||flag_result)return; pos=pos+2;//空一格 LcdWriteString(0x40,""); KeyDispaly(pos,MINUS); pos++; KeyDispaly(pos,''); if(tab_num==0) { tab_num=1; flag_minus=1; } els
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