单片机开发板 计算器 电梯 密码锁 万年历 交通灯课程设计宝贝及程序.docx
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单片机开发板计算器电梯密码锁万年历交通灯课程设计宝贝及程序
开发板
实
验
报
告
设计课题：
基于单片机的简易计算器
指导老师：
班级:
学号:
姓名:
一设计内容和目的
本次实验的任务就是要以51系列单片机为核心实现一个简易计算器计算器，它的结构非常简单，外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成，内部由一块AT89C51单片机构成，通过软件编程可实现简单加减乘除。
目的：
做自己喜欢的实验，提高自学能力。
二方案论证
经分析，计算器电路包括三个部分：
显示电路、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。
具体如下：
1）LCD显示电路
LCD1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，但是初学者往往要注意结合LCD本身的时序图来完善初始化程序。
又以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，故采用LCD.
2）4*4键盘扫描电路（中断式，扫描式，反转式）
用户设计行列键盘接口，一般常采用3种方法读取键值。
一种是中断式，外两种是扫描法和反转法。
中断式：
在键盘按下时产生一个外部中断通知CPU，并由中断处理程序通过不同的地
址读取数据线上的状态，判断哪个案件被按下。
本实验采用中断式实现用户键盘接口。
扫描法：
对键盘上的某一行送低电平，其他行为高电平，然后读取列值。
若列值中有一
位是低，则表明该行与低电平对应列的键被按下；否则，扫描下一行。
反转法：
先将所有行扫描线输出低电平，读列值。
若列值有一位是低，则表明有键按下，
读列值；然后所有列扫描线输出低电平，再读行值。
根据读到的值组合就可以查表1得到的
键码。
这个就仁者见仁智者见智了，不过如果熟悉了扫描式，建议果断升级自己的硬件（很简单加个74LS08与门），故采用节省CPU的中断式扫描电路。
⒊）单片机微控制电路
微控制电路就是以AT89C51为核心的控制核心，主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。
三硬件电路的设计
2．1硬件设计电路框图
2．2硬件设计电路的元件清单
器件名称
数量
AT89C51
1
按键
17
74LS08
1
10K电阻
9
电容22uF
1
LCD1602
1
晶振12MHz
1
电容30pF
2
5K电位器
1
2．3硬件设计电路图
将4*4的键盘直接接在P1口上，用P0口作为LCD的显示输出，P3.2口的INT0作为外部中断位。
2．4硬件设计的补充说明
四软件设计程序及描述
本程序组成可分为3个模块：
矩阵键盘模块，LCD显示模块，和运算模块（源程序见底页）
五硬软件的调试及方法
我个人遇到的主要问题出现在LCD1602上，要不是我自己买了块新的LCD恐怕我的结论，就只能在软件仿真实现了。
硬件上：
在不加芯片调试时，LCD1602只显示一排全黑，一般说明该元件是好的。
（但也不一定，我那时就一直认为我的元件没坏）；给15，16管脚分别接上+5v和0v,测试背光是否完好；给VEE接上电位器，检查对比度是否可调；
一般LCD易出现的现象，我再做实验的时候遇到过以下几种情况：
状态1
上电之后，1602的第一行全黑，即16个5x7黑块
产生原因：
液晶根本就没有进行初始化操作，需要检查连线或者程序。
运气不好的情况下就是整块LCD是坏的。
状态2
屏上显示两排灰格
产生原因：
程序中对液晶初始化不正常，应是部分初始化指令没有正常接收，建议按照标准初始化步骤调整程序，或者调整指令之间的延时（加大一些试试）----补充：
也有可能是对比度太大，建议优先调整对比度电阻
状态3
显示乱码
这是我在实验室组合版上做的，原因是接线问题
状态3
正确显示
六实验结果与性能达标
我的计算器只能准确进行得数为0～9的四则运算。
1.加法计算
2.减法计算
3.乘法计算
4.除法计算
5.字符显示
实物与仿真不一致。
这就是传说中的BUG了。
我不明白。
七实验改进与心得体会
很明显我的计算器处理数据及显示存在太大的局限性，我觉得主要还是我对程序中的运算模块理解不深，这点仍需大大加强。
这个实验给我的感觉，硬件和软件上都不是很难。
我的焊工也不马虎，即使难看了点，但只要软件能行，就能完美运行。
可惜，我就败在LCD1602,从学校拿了两块，幸好最后实在没办法，自己买了一块。
最终证实我之前的实验就是LCD的损坏。
没知识真可怕，我不懂真正排查LCD的好坏。
不过也因祸得福，我在磕磕碰碰中，固执的认为LCD是好的，反而使我对LCD初始化，LCD字符显示，3种不同的矩阵键盘扫描的方法，及软件上的巧妙技巧有了更好的了解。
我在这次实验上，感觉收获的更多.
下面是源代码：
#include
#defineCLEARSCREENLCD_write_command（0x01）
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
/**************定义接口************************/
#defineLCDIOP0
#defineKEYBOARDP1//保留
sbitLCD1602_RS=P2^0;
sbitLCD1602_RW=P2^1;
sbitLCD1602_EN=P2^2;
/************************************************/
codeucharmayuan[16]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','0','/','*','-','+','='};//不错，这个比较明了
unsignedcharcodekeycode[]={0x11,0x21,0x41,0x81,0x12,0x22,0x42,0x82,
0x14,0x24,0x44,0x84,0x18,0x28,0x48,0x88};//键盘编码值（）
inti,j,k=1,s;//
intt,t1,t2,a[];//
voiddelay（uchar）;//延时
/**************定义函数************************/
voidLCD_init（void）;//初始化函数
voiddelay_nms（unsignedintn）;//延时函数
voidLCD_write_command（unsignedcharcommand）;//写入指令函数
voidLCD_write_dat（unsignedchardat）;//写入数据函数
voiddelay_10ms（）;
initial（）;
ucharkeyscan（）;//键盘扫描函数
calc（uchar）;//计算函数
ucharnum,temp,key,keynum;
voidmain（）//主函数
{
LCD_init（）;
delay_nms（100）;
while
（1）
{
initial（）;//有中断
KEYBOARD=0xf0;//键盘的列值全置高电平
}
}
/**********************************开中断***************************************/
initial（）
{
EA=1;//总开关
EX0=1;//中断方式0开启
IT0=0;
}
/*******************************************************************************/
/*********************************中断函数************************************/
voidinter0（）interrupt0
{
unsignedcharn;
delay_10ms（）;//延时
if（INT0==0）//没键按下
{
EX0=0;//关中断
n=keyscan（）;
calc（n）;
EX0=1;//开中断
KEYBOARD=0xf0;//键盘的列值全置高电平
}
}
/************************************************************************/
calc（ucharn）
{
if（n<10）//键值小于10
{
t1=t1*10+n;
LCD_write_command（0x00）;//写命令语句
LCD_write_dat（mayuan[n]）;//写数据函数
}
else
{
if（n==10）{LCD_init（）;t1=0;t2=0,t=0;k=1;}
else{
if（n<15）{
t2=t1;t1=0;j=n;
LCD_write_command（0x00）;
LCD_write_dat（mayuan[n]）;}
else{
LCD_write_command（0x00）;
LCD_write_dat（mayuan[n]）;
switch（j）{
case11:
t=t2/t1;
break;
case12:
t=t2*t1;
break;
case13:
t=t2-t1;
break;
case14:
t=t2+t1;
break;
}
if（t<=9）{LCD_write_command（0x00）;
LCD_write_dat（t+48）;}
if（t>9）
{
while（t>9）
{
s=t%10;
t=t/10;
a[k]=s;
k++;
}
if（t<=9）{
LCD_write_command（0x00）;
LCD_write_dat（t+48）;}
for（i=k-1;i>=1;i--）
{
LCD_write_command（0x00）;
LCD_write_dat（a[i]+48）;
}
}
}
}
}
}
/*****************************************键盘扫描函数************************************/
ucharkeyscan（）//键盘扫描
{
KEYBOARD=0xf0;//键盘的列值全置高电平
delay_10ms（）;//延时
if（KEYBOARD!
=0xf0）//有键按下
{
temp=KEYBOARD;//保存键盘此刻的键植
delay_10ms（）;//延时
if（KEYBOARD==temp）//再次确认键盘是否被按下
{
uchari;
KEYBOARD=0x0f;//键盘的行值全置高电平
delay_10ms（）;//10MS时间延时
keynum=temp|KEYBOARD;//保存键盘的行值
while（KEYBOARD!
=0x0f）;//松手检测
for（i=0;i<16;i++）
if（keycode[i]==~keynum）
return（i）;
}
}
return-1;
}
/******************************************************************************/
/**********延时**********************/
voiddelay_nms（unsignedintn）
{
unsignedinti=0,j=0;
for（i=n;i>0;i--）
for（j=0;j<10;j++）;
}
voiddelay_10ms（）//10MS延时
{
unsignedchari,j;
for（i=0;i<10;i++）
for（j=0;j<120;j++）;
}
/**************************************/
/**************写指令函数********************************/
voidLCD_write_command（unsignedcharcommand）
{
LCDIO=command;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_EN=0;
LCD1602_EN=1;
delay_nms（10）;
}
/***************************************************/
/****************写数据函数************************/
voidLCD_write_dat（unsignedchardat）
{
LCDIO=dat;
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_EN=0;
delay_nms
（1）;
LCD1602_EN=1;
}
/****************************************************/
/************初始化函数****************/
voidLCD_init（void）
{
CLEARSCREEN;//clearscreen
LCD_write_command（0x38）;//set8bitdatatransmissionmode
LCD_write_command（0x0c）;//opendisplay（enablelcddisplay）
LCD_write_command（0x80）;//setlcdfirstdisplayaddress
CLEARSCREEN;//clearscreen
}
/****************************************************/
为了方便初学者学习LCD，特留下字符显示代码，电路图与本实验一致。
已通过实物测试，绝对没问题。
#include
unsignedchartable1[]={0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,
0x18,0x1E,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,
0x07,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,
0x10,0x18,0x1c,0x1E,0x1E,0x1E,0x1E,0x1E,
0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x0f,0x07,0x01,
0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1c,0x18,0x00,
0x1c,0x18,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//心图案
unsignedchartable[]={0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00};//字符℃
#defineCLEARSCREENLCD_write_command（0x01）
/**************定义接口************************/
#defineLCDIOP0
sbitLCD1602_RS=P2^0;
sbitLCD1602_RW=P2^1;
sbitLCD1602_EN=P2^2;
/**************定义函数************************/
voidLCD_write_command（unsignedcharcommand）;//写入指令函数
voidLCD_write_dat（unsignedchardat）;//写入数据函数
voidLCD_set_xy（unsignedcharx,unsignedchary）;//设置显示位置函数
voidLCD_dsp_char（unsignedx,unsignedchary,unsignedchardat）;//显示一个字符函数
voidLCD_dsp_string（unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedchar*s）;//显示字符串函数
voidLCD_init（void）;//初始化函数
voiddelay_nms（unsignedintn）;//延时函数
/********************************************/
/************初始化函数****************/
voidLCD_init（void）
{
CLEARSCREEN;//clearscreen
LCD_write_command（0x38）;//set8bitdatatransmissionmode
LCD_write_command（0x0c）;//opendisplay（enablelcddisplay）
LCD_write_command（0x80）;//setlcdfirstdisplayaddress
CLEARSCREEN;//clearscreen
}
/****************************************************/
/**************写指令函数********************************/
voidLCD_write_command（unsignedcharcommand）
{
LCDIO=command;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_EN=0;
LCD1602_EN=1;
delay_nms（10）;
}
/***************************************************/
/****************写数据函数************************/
voidLCD_write_dat（unsignedchardat）
{
LCDIO=dat;
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_EN=0;
delay_nms
（1）;
LCD1602_EN=1;
}
/****************************************************/
/***************设置显示位置**************************/
voidLCD_set_xy（unsignedcharx,unsignedchary）
{
unsignedcharaddress;
if（y==1）
address=0x80+x;
else
address=0xc0+x;
LCD_write_command（address）;
}
/***************************************************/
/****************显示一个字符**********************/
voidLCD_dsp_char（unsignedx,unsignedchary,unsignedchardat）
{
LCD_set_xy（x,y）;
LCD_write_dat（dat）;
}
/**********************************************/
/***************显示字符串函数***************/
voidLCD_dsp_string（unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedchar*s）
{
LCD_set_xy（X,Y）;
while（*s）
{
LCD_write_dat（*s）;
s++;
}
}
/***********************************************/
/**********延时**********************/
voiddelay_nms（unsignedintn）
{
unsignedinti=0,j=0;
for（i=n;i>0;i--）
for（j=0;j<10;j++）;
}
/**************************************/
/***********主函数**************/
voidmain（void）
{
unsignedchari,j,k,tmp;
LCD_init（）;
delay_nms（100）;
tmp=0x40;//设置CGRAM地址的格式字
k=0;
for（j=0;j<8;j++）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
LCD_write_command（tmp+i）;//设置自定义字符的CGRAM地址
delay_nms
（2）;
LCD_write_dat（table1[k]）;//向CGRAM写入自定义字符表的数据
k++;
delay_nms
（2）;
}
tmp=tmp+8;
}
LCD_dsp_string（1,1,"LCDTEST"）;//在第一行第一列显示"LCDTEST"
LCD_dsp_string（1,2,"SUCCESSFUL"）;//在第二行第一列显示"SUCCESSFUL"
for（i=0;i<4;i++）
{
LCD_dsp_char（12+i,1,i）;//在第一行第12列
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