单片机技术课程设计报告简单计算器.docx
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单片机技术课程设计报告简单计算器
课设报告
单片机技术
福建工程学院软件学院
题目：
简单的整形计算器
班级：
物联网2班
姓名：
孙建兴
学号：
**********
********
日期：
2013年12月24日
1 摘要
通过本课程设计使学生进一步巩固单片机原理与技术的基本概念、理论，分析问题的基本方法；增强学生的软件编程实现能力和解决实际问题的能力，使学生能有效的将理论和实际紧密结合，拓展学生在工程实践方面的专业知识和相关技能。
2 设计要求
分别对键盘输入检测模块；LCD显示模块；算术运算模块；并用Visio画系统方框图，keil与protues仿真分析其结果。
2.1 功能需求
现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下：
（1）键盘输入；
（2）数值显示；（3）加、减、乘、除四则运算。
针对上述功能，计算器软件程序要完成以下模块的设计：
（1）键盘输入检测模块；
（2）LCD显示模块；（3）算术运算模块。
2.2 设计要求
本系统选用AT89C51单片机为主控机。
通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计，具体设计如下：
（1）由于设计的计算器要进行四则运算，为了得到较好的显示效果，经综合分析后，最后采用LCD显示数据和结果。
（2）采用键盘输入方式，键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键（on\c）和等号键（=），故只需要16个按键即可。
（3）在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。
3、主体设计部分：
3.1 系统总体框图
图3.1 系统总体框图
3.2、算术运算程序流程图：
图3.2算术运算程序流程图
3.3、系统总流程图：
图3.3系统总流程图
4 、 各部分硬件介绍
（一）、总体硬件设计：
本设计选用AT89C51单片机为主控单元；显示部分：
采用LCD静态显示；按键部分：
采用4*4键盘；用LCD1602为4*4键盘扫描IC，读取输入的键值。
总体设计效果如下图：
图4.41总体设计效果如下图
（二）、LCD显示模块：
本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。
通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应数据。
图4.42LCD显示模块
（三）、排阻作用
第一个是为了加大传感器驱动电流。
第二个只有在用p0口时才需要排阻作为上拉电阻
图4.43排阻
（四）、键盘接口电路：
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，而是采用矩阵键盘的方案。
矩阵键盘采用四条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。
矩阵键盘的工作原理：
计算器的键盘布局如图1所示：
一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。
图4.44矩阵键盘模块
（五）、AT89C51简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图4.45AT89C51
功能说明：
外部中断0调用函数，计时开始并实时显示定时计数器跳变的时间及按键的判断。
5 、功能实现（功能介绍+照片）
5.1、加法功能：
图5.1加法功能
5.2、减法功能：
图5.2减法功能
5.3、乘法功能：
图5.3乘法功能
5.4、除法功能：
图5.4除法功能
6 、心得体会
通过本次课程设计让我更加了解了单片机各模块的功能，包括 数码管显示，4*4键盘，独立按键。
实验过程让我更加了解并进一步掌握了中断，定时计数，4*4键盘输入等程序编写。
以及掌握了通过Proteus构造自己所需要的外围电路，进行仿真实验。
通过此次课程设计，初步掌握了使单片机多个模块进行工作的原理和方法。
7 源程序
#include
#include
#defineint8unsignedchar
#defineint16unsignedint
sbitEN=P2^3;//LCD定义引脚
sbitRS=P2^4;
sbitRW=P2^0;
sbitbusy=P0^7;
//矩阵键盘键值表
charcodenum[]={
7,8,9,'*',
4,5,6,'/',
1,2,3,'-',
'c',0,'=','+'};
charcodenum1[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};
staticcharckey;//当前按键字符
longa,b;//前后两数
charflag;//是否有符号键按下
charf;//判断按下的是什么符号键（+,-,*,/）
longresult;//运算结果
staticint16c=0;//字符显示位置
voiddelay_ms（int8z）;//延迟函数
voidwait_busy（）;//忙等待
voidwrite_cmd（int8cmd）;//写指令
voidwrite_data（int8dat）;//写数据
voidInitialize_LCD（）;//LCD1602初始化
voidLCD_ShowString（int8r,int8c,int8*str）;//在指定位置显示字符串
voidkeyboard（）;//键盘按键扫描
voiddigit_a（）;//加减乘除处理
voiddigit_b（）;//a和b运算的结果在1602上显示
voiddigit_c（）;//把输入的数存入到a和b
//------------------------------------------------------------------------------------------------------
//名称：
lcd1602液晶屏控制与显示程序
//------------------------------------------------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//延时
voiddelay_ms（int8z）//延迟函数
{
int8y;
for（z;z>0;z--）
for（y=0;y<110;y++）;
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------
//忙等待
voidwait_busy（）
{
do{
P0=0XFF;
RS=0;
RW=1;
EN=0;
delay_ms
（1）;
EN=1;
}while（busy==1）;
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------
//写指令
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------
voidwrite_cmd（int8cmd）
{
P0=cmd;
RS=0;
RW=0;
EN=0;
wait_busy（）;
EN=1;
}
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
//写数据
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
voidwrite_data（int8dat）
{
P0=dat;
RS=1;
RW=0;
EN=0;
wait_busy（）;
EN=1;
}
//------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//LCD1602初始化
//------------------------------------------------------------------------------------------------------------
voidInitialize_LCD（）
{
write_cmd（0x38）;
write_cmd（0x0c）;
write_cmd（0x06）;
write_cmd（0x80）;
write_cmd（0x01）;
a=0;b=0;
flag=0;
result=0;
c=0;
ckey=0;
}
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
//在指定位置显示字符串
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------
voidLCD_ShowString（int8r,int8c,int8*str）
{
int8i=0;
codeint8DDRAM[]={0X80,0XC0};
write_cmd（DDRAM[r]|c）;
for（i=0;str[i]&&i<16;i++）
write_data（str[i]）;
for（;i<16;i++）
write_data（''）;
}
//------------------------------------------------------------------------------
//键盘按键扫描
//------------------------------------------------------------------------------
voidkeyboard（）
{
int16h_code,l_code,key_code;
P3=0xf0;
h_code=P3;
h_code=h_code&0xf0;
delay_ms（200）;
P3=0x0f;
l_code=P3;
l_code=l_code&0x0f;
delay_ms（200）;
key_code=h_code|l_code;
if（key_code!
=0xFF）
{
switch（key_code）
{
case0xee:
LCD_ShowString（0,c++,"7"）;ckey=num[0];digit_c（）;break;//输入字符7
case0xde:
LCD_ShowString（0,c++,"8"）;ckey=num[1];digit_c（）;break;//输入字符8
case0xbe:
LCD_ShowString（0,c++,"9"）;ckey=num[2];digit_c（）;break;//输入字符9
case0x7e:
LCD_ShowString（0,c++,"*"）;flag=1;f=0;break;//输入字符*
case0xed:
LCD_ShowString（0,c++,"4"）;ckey=num[4];digit_c（）;break;//输入字符4
case0xdd:
LCD_ShowString（0,c++,"5"）;ckey=num[5];digit_c（）;break;//输入字符5;
case0xbd:
LCD_ShowString（0,c++,"6"）;ckey=num[6];digit_c（）;break;//输入字符6
case0x7d:
LCD_ShowString（0,c++,"/"）;flag=1;f=1;break;//输入字符/
case0xeb:
LCD_ShowString（0,c++,"1"）;ckey=num[8];digit_c（）;break;//输入字符1
case0xdb:
LCD_ShowString（0,c++,"2"）;ckey=num[9];digit_c（）;break;//输入字符2
case0xbb:
LCD_ShowString（0,c++,"3"）;ckey=num[10];digit_c（）;break;//输入字符3
case0x7b:
LCD_ShowString（0,c++,"-"）;flag=1;f=2;break;//输入字符-
case0xe7:
flag=0;f=4;digit_a（）;break;//输入字符c
case0xd7:
LCD_ShowString（0,c++,"0"）;ckey=num[13];digit_c（）;break;//输入字符0
case0xb7:
digit_a（）;break;//输入字符=
case0x77:
LCD_ShowString（0,c++,"+"）;flag=1;f=3;break;//输入字符+
default:
break;
}
if（c>15）
{
c=0;
}
}
}
voiddigit_c（）//把输入的数存入到a和b
{
if（flag==0）
{
a=ckey+a*10;
}
else
{
b=ckey+b*10;
}
}
//-------------------------------------------------------------------------------
//数据处理
//-------------------------------------------------------------------------------
voiddigit_a（）//加减乘除处理
{
switch（f）
{
case0:
result=a*b;
digit_b（）;
break;
case1:
result=a/b;
digit_b（）;
break;
case2:
result=a-b;
digit_b（）;
break;
case3:
result=a+b;
digit_b（）;
break;
case4:
Initialize_LCD（）;
break;
default:
break;
}
}
voiddigit_b（）//a和b运算的结果在1602上显示
{
int8i=0,j=0,k;
longr;
r=result;
while（0!
=result）
{
result/=10;
i++;
}
if（result==0）
{
write_cmd（0x80+0x4f）;
write_data（num1[0]）;
}
for（;j{
k=r/10;
r%=10;
write_cmd（0x80+0x4f-j）;
write_data（num1[r]）;
r=k;
}
write_cmd（0x80+0x4f-i-1）;
write_data（'='）;
}
//----------------------------------------------------------------------------
//主函数
//-------------------------------------------------------------------------------
voidmain（）
{
Initialize_LCD（）;
while
（1）
{
keyboard（）;
}
}
delay
（2）;
P2=0x06;
P0=number[SS1];
delay
（2）;
P2=0x07;
P0=number[ss];
if（P33==0）
{
TR0=0;
while
（1）
{
P3_3（）;
if（P32==0）
P3_2（）;
}
}
}
}
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