基于ATC单片机简易计算器的设计.docx
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基于ATC单片机简易计算器的设计
基于AT89C51单片机简易计算器的设计
一、设计目的2
二、总体设计及功能介绍2
三、硬件设计3
四、软件设计4
五、设计总结17
参考文献：
19
一、设计目的
单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。
本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位无符号数范围内的基本加减运算，并在LED上显示相应的结果。
软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真，通过硬件实现功能。
二、总体设计及功能介绍
根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机，实现对计算器的设计。
具体设计及功能如下：
（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LED显示数据和结果。
（2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。
（3）执行过程：
开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LED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LED上输出运算结果。
三、硬件设计
本设计选用AT89C51单片机为主控单元。
显示部分：
采用LED动态显示。
按键部分：
采用4*4集成计算键盘；
总电路图：
实物图：
四、软件设计
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程序的设计：
1、键盘输入检测程序
2、LED显示程序
3、算术运算程序
1、程序流程图
2、程序清单
/***************************************
*实验名称：
六位无符号数加减法简易计算器
*连接方式:
P0口---段选
*138译码器的A、B、C---P2.2、P2.3、P2.4
*P1口---矩阵键盘
*键盘：
789+
*456-
*123
*CLR0=
***************************************/
#include
//宏定义类型
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//--定义使用的IO口--//
#defineDUANP0
#defineKEYP1
sbitWEIA=P2^2;
sbitWEIB=P2^3;
sbitWEIC=P2^4;
//段码表
ucharcodeDUANMA[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0--9
//显示的八位数据
ucharxianshi[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//第一个数据，第二个数据，得到的数据，符号
longnum[4]={0,0,0,0};
/***********
*函数名称：
Delay
*作用：
毫秒延时
*参数：
延时毫秒
***********/
voidDelay（uintx）
{
uinti,j;
for（i=x;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
/***********
*函数名称：
Kbscan
*作用：
矩阵键盘扫描
*返回值：
按键行列数对应的十六进制数据
***********/
ucharKbscan（void）
{
ucharsccode,recode;
KEY=0xf0;
Delay
（1）;
if（KEY!
=0xf0）
{
Delay
（2）;
if（KEY!
=0xf0）
{
sccode=KEY&0xf0;
KEY=0x0f;
Delay
（1）;
recode=（KEY&0x0f）|sccode;
KEY=0x0f;
Delay
（1）;
while（KEY!
=0x0f）;
returnrecode;
}
}
return0;
}
/***********
*函数名称：
Keyval
*作用：
键值解码
*返回值：
按键对应功能值
*10表示+，11表示-，12表示*，13表示/，14表示CLR，15表示=
***********/
ucharKeyval（void）
{
ucharkey;
ucharkeyval=16;//无按键
key=Kbscan（）;
switch（key）
{
case0xee:
keyval=7;break;
case0xde:
keyval=8;break;
case0xbe:
keyval=9;break;
case0x7e:
keyval=10;break;//+
case0xed:
keyval=4;break;
case0xdd:
keyval=5;break;
case0xbd:
keyval=6;break;
case0x7d:
keyval=11;break;//-
case0xeb:
keyval=1;break;
case0xdb:
keyval=2;break;
case0xbb:
keyval=3;break;
case0x7b:
keyval=12;break;//*
case0xe7:
keyval=14;break;//CLR
case0xd7:
keyval=0;break;
case0xb7:
keyval=15;break;//=
case0x77:
keyval=13;break;///
default:
break;
}
returnkeyval;
}
/***********
*函数名称：
Ewu
*作用：
计算功能实现
***********/
voidEwu（void）
{
uchargetkey,i;
getkey=Keyval（）;
if（getkey<10）//按下的是数字
{
if（num[3]==0）//没有符号，表示输入第一个数
{
if（num[0]<100000）//五位数时还可以再输入一位
num[0]=num[0]*10+getkey;
}
if（num[3]!
=0）//有符号，输入第二个数
{
if（num[1]<100000）//五位数时还可以再输入一位
num[1]=num[1]*10+getkey;
}
}
if（getkey>9&&getkey<16）//特殊按键按下
{
if（getkey==10）//+
{
num[3]=1;
for（i=0;i<8;i++）
{
xianshi[i]=0x00;
}
}
if（getkey==11）//-
{
num[3]=2;
for（i=0;i<8;i++）
{
xianshi[i]=0x00;
}
}
if（getkey==12）//*
{
num[3]=3;
for（i=0;i<8;i++）
{
xianshi[i]=0x00;
}
}
if（getkey==13）///
{
num[3]=4;
for（i=0;i<8;i++）
{
xianshi[i]=0x00;
}
}
if（getkey==14）//CLR
{
for（i=0;i<4;i++）
{
num[i]=0;//清除数据
}
for（i=0;i<8;i++）
{
xianshi[i]=0x00;
}
}
if（getkey==15）//=
{
switch（num[3]）
{
case1:
num[2]=num[0]+num[1];break;
case2:
num[2]=num[0]-num[1];break;
case3:
num[2]=num[0]*num[1];break;//
case4:
num[2]=num[0]/num[1];break;//
default:
break;
}
num[0]=num[2];
num[1]=0;
num[2]=0;
num[3]=0;
}
}
}
/***********
*函数名称：
Display
*作用：
数码管显示
***********/
voidDisplay（void）
{
uchari;
longDIS;
if（num[3]==0）//显示第一个数或者最终结果
DIS=num[0];
if（num[3]!
=0）//显示第二个数
DIS=num[1];
if（DIS==0）
xianshi[7]=DUANMA[0];
if（DIS>0）
{
for（i=8;i>0;i--）
{
if（DIS>0）
{
xianshi[i-1]=DUANMA[（uchar）（DIS%10）];
DIS=DIS/10;
}
}
xianshi[0]=0x00;
}
if（DIS<0）
{
DIS=DIS*（-1）;
Delay
（1）;
for（i=8;i>0;i--）
{
if（DIS>0）
{
xianshi[i-1]=DUANMA[（uchar）（DIS%10）];
DIS=DIS/10;
}
}
xianshi[0]=0x40;//显示负号
}
for（i=0;i<8;i++）
{
switch（i）
{
case0:
WEIA=0;WEIB=0;WEIC=0;break;
case1:
WEIA=1;WEIB=0;WEIC=0;break;
case2:
WEIA=0;WEIB=1;WEIC=0;break;
case3:
WEIA=1;WEIB=1;WEIC=0;break;
case4:
WEIA=0;WEIB=0;WEIC=1;break;
case5:
WEIA=1;WEIB=0;WEIC=1;break;
case6:
WEIA=0;WEIB=1;WEIC=1;break;
case7:
WEIA=1;WEIB=1;WEIC=1;break;
}
//发送段码
DUAN=xianshi[i];
Delay
（1）;
DUAN=0x00;//消隐
}
}
voidmain（void）
{
while
（1）
{
Ewu（）;
Display（）;
}
}
五、设计总结
通过课程设计，我掌握了计算器的工作原理以及设计方法，我通过对计算器的几个模块的深入理解，我掌握了计算器的组成和制作过程，并通过自己的努力，制作出了自己的计算器，提高了我的动手能力和实践能力，同时我对单片机有了更深入的理解，也学会了使用单片机的方法，加深了对课本知识的进一步理解。
加强了我思考和解决问题的能力，认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准！
在设计过程中，经常会遇到一些问题，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。
所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，功夫不负有心人，我通过认真思考，请教同学，查找资料,最后终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。
在寻找答案的过程中,我学到了很多平时缺少的东西，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”！
认真思考才能找到出路，当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。
在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。
顿悟，没有思考便无出路，雨后才能见彩虹。
失败是成功之母。
不经历多次调试，是不可能得到完好的程序的。
至善至美，是人类永恒的追求。
但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
实践课诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门思辨课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
至于建议，一言以蔽之，大学教育当如此。
我是一个急性子的人，看到那么复杂知识，我就不想做了，不过为了搞好课程设计，我硬是耐心完成每一个细节，我坚持一天呆在实验室10多个小时，虽然晚上眼睛比较酸痛，但是我感觉值。
这么多天的努力没有白费，我最后很好的完成了任务,很有成就感！
我相信我在以后的生活和学习中会更耐心，更认真的！
参考文献：
[1]陈冬云等.ATmega128单片机原理与开发指导.机械工业出版社,2006
[2]李群芳等.单片微型计算机及接口技术（第二版）.电子工业出版社,2005
[3]周航慈.单片机程序设计基础.北航出版社,2005
[4]何立民.MCS-51单片机应用系统设计.北航出版社，2002
[5]马潮.高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南.北京航空航天大学出版社，2004
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