计算器的单片机设计.docx
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计算器的单片机设计
设计要求：
设计一个具有加减乘除功能的计算器，32键盘、8位有效数据。
。
摘要
电子计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些外围设备组成。
低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。
使用计算器可进行加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、开方（sqrt）、百分数（%）、倒数（1/x）等简单算术计算。
本次课程设计的主要内容就是用单片机实现计算要求，通过自己编写的程序下载到单片机中，从而实现单片机可以进行简单的加减乘除运算。
通过我们自己动手设计的电子计算器可以很好的加深我们对单片机以及汇编语言的认识。
目录
一．设计要求………………………………………………………..1
二．硬件系统设计……………………………………………………1
三．软件设计…………………………………………………………3
四．心得体会……………………………………………………….14
一、设计要求
设计一个具有加减乘除功能的计算器，32键盘、8位有效数据。
二、硬件系统设计
1、LED接口电路
简易计算器需要2位8段码LED显示电路。
用8031单片机经8255A扩展2位8段码LED显示器，用8255A的A口作为段码（字形代码）数据口，PB0和PB1作为位控制端口。
在位控制口加集电极开路的反相高压驱动器74LS06以提供驱动LED显示器所需的足够大的电流，然后接至各数码显示器的共阴极端。
同理，在段码数据口集电极开路的正相高压驱动器74LS07提供足够大的电流，然后接到数码显示器的各段。
逻辑电路结构如下：
2、键盘接口电路
简易计算器需要4*4的行列式键盘。
用8031单片机经8255A扩展4*4行列式键盘，8255A的B口和C口用于扩展键盘接口，B口高4位作为输出口，C口低4位作为输入口。
逻辑电路结构如下：
3、计算器逻辑电路图
将LED接口电路和键盘接口电路结合到一起就是简易计算器的逻辑电路图，如下：
三、软件设计
1、LED显示程序设计
LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也成为七段LED显示器，器排列形状如下图所示：
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。
七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。
简易计算器用到的数字0~9的共阴极字形代码如下表：
0~9七段数码管共阴级字形代码
显示字型
g
f
e
d
c
b
a
段码
0
0
1
1
1
1
1
1
3fh
1
0
0
0
0
1
1
0
06h
2
1
0
1
1
0
1
1
5bh
3
1
0
0
1
1
1
1
4fh
4
1
1
0
0
1
1
0
66h
5
1
1
0
1
1
0
1
6dh
6
1
1
1
1
1
0
1
7dh
7
0
0
0
0
1
1
1
07h
8
1
1
1
1
1
1
1
7fh
9
1
1
0
1
1
1
1
6fh
2位LED显示的程序框图如下：
2、读键输入程序设计
为了实现键盘的数据输入功能和命令处理功能，每个键都有其处理子程序，为此每个键都对应一个码——键码。
为了得到被按键的键码，现使用行扫描法识别按键。
其程序框图如下：
3、主程序设计
（1）数值送显示缓冲程序设计
简易计算器所显示的数值最大位两位。
要显示数值，先判断数值正负，如果是负值，则符号位显示“-”，然后将数值除以10，余数送显最最低位，判断商是否为0，若为0则返回，若不为0，则将商除以10，将余数送显高位。
程序框图如下：
（2）运算主程序设计
首先初始化参数，送LED低位显示“0”，高位不显示。
然后扫描键盘看是否有键输入，若有，读取键码。
判断键码是数字键、清零键还是功能键（“+”“-”“*”“/”“=”），是数值键则送LED显示并保存数值，是清零键则做清零处理，是功能键则又判断是“=”还是运算键，若是“=”则计算最后结果并送LED显示，若是运算键则保存相对运算程序的首地址。
运算主程序框图如下所示：
4、简易计算器源程序
OUTBITequ07FFDh;位控制口
OUTSEGequ07FFCh;段控制口
INequ07FFEh;键盘读入口
data1equ70h
data2equ71h
dizhi1equ72h
dizhi2equ73h
LEDBufequ60h;显示缓冲
ljmpStart
LEDMAP:
;八段管显示码
db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h
db7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h
Delay:
;延时子程序
movr7,#0
DelayLoop:
djnzr7,DelayLoop
djnzr6,DelayLoop
ret
DisplayLED:
movr0,#LEDBuf
movr1,#2;共2个八段管
movr2,#00000010b;从左边开始显示
Loop:
movdptr,#OUTBIT
mova,#0
movx@dptr,a;关所有八段管
mova,@r0
movdptr,#OUTSEG
movx@dptr,a
movdptr,#OUTBIT
mova,r2
movx@dptr,a;显示一位八段管
movr6,#1
callDelay
mova,r2;显示下一位
rra
movr2,a
incr0
djnzr1,Loop
ret
TestKey:
movdptr,#OUTBIT
mova,#0
movx@dptr,a;输出线置为0
movdptr,#IN
movxa,@dptr;读入键状态
cpla
anla,#0fh;高四位不用
ret
KeyTable:
;键码定义
db0dh,0ch,0bh,0ah
db0eh,03h,06h,09h
db0fh,02h,05h,08h
db00h,01h,04h,07h
GetKey:
movdptr,#OUTBIT
movP2,dph
movr0,#Low（IN）
movr1,#00100000b
movr2,#4
KLoop:
mova,r1;找出键所在列
cpla
movx@dptr,a
cpla
rra
movr1,a;下一列
movxa,@r0
cpla
anla,#0fh
jnzGoon1;该列有键入
djnzr2,KLoop
movr2,#0ffh;没有键按下,返回0ffh
sjmpExit
Goon1:
movr1,a;键值=列X4+行
mova,r2
deca
rla
rla
movr2,a;r2=（r2-1）*4
mova,r1;r1中为读入的行值
movr1,#4
LoopC:
rrca;移位找出所在行
jcExit
incr2;r2=r2+行值
djnzr1,LoopC
Exit:
mova,r2;取出键码
movdptr,#KeyTable
movca,@a+dptr
movr2,a
WaitRelease:
movdptr,#OUTBIT;等键释放
clra
movx@dptr,a
movr6,#10
callDelay
callTestKey
jnzWaitRelease
mova,r2
ret
Start:
movsp,#40h
movLEDBuf+0,#0
movLEDBuf+1,#03fh
movdptr,#7FFFh
mova,#89h
movx@dptr,a
MLoop:
callDisplayLED;显示
callTestKey;有键入?
jzMLoop;无键入,继续显示
callGetKey;读入键码
Jisuan:
movr3,a
cjner3,#0fh,Qita;判断是否为清零键?
movr3,#00h;清零
movr4,#00h
movr5,#00h
movdata1,#00h
movdata2,#00h
movdizhi1,#00h
movdizhi2,#00h
movLEDBuf+0,#0
movLEDBuf+1,#03fh
ljmpMLoop
Qita:
clrc
cjner3,#0ah,follow;判断是数字键还是功能键?
follow:
jcShuzi
ljmpGn
Shuzi:
mova,r4;判断是否已有运算符输入，没有就将数值存在
jnzShuzi2data1，有就将数值存在data2
mova,r3
movdata1,a
ljmpXs;显示第一次输入的数值
Shuzi2:
mova,r3
movdata2,a
ljmpXs;显示第二次输入的数值
Gn:
movr4,#01h;将01h给r4，说明已有运算符输入
cjner3,#0eh,Ja;判断键值是否为“=”?
movr4,#00h;将r4清零
mova,dizhi1;执行“=”
movdph,a
mova,dizhi2
movdpl,a
mova,#00h
jmp@a+dptr;转到本次输入的算法程序
Ja:
cjner3,#0ah,Jn;若键值为“+”则将“+”的程序首地址存在
movdptr,#Jiadizhi1和dizhi2中
mova,dph
movdizhi1,a
mova,dpl
movdizhi2,a
ljmpMLoop
Jn:
cjner3,#0bh,Ce;若键值为“-”则将“-”的程序首地址存
movdptr,#Jiandizhi1和dizhi2中
mova,dph
movdizhi1,a
mova,dpl
movdizhi2,a
ljmpMLoop
Ce:
cjner3,#0ch,Cu;若键值为“*”则将“*”的程序首地址存在
movdptr,#Chengdizhi1和dizhi2中
mova,dph
movdizhi1,a
mova,dpl
movdizhi2,a
ljmpMLoop
Cu:
cjner3,#0dh,Zhuan;若键值为“/”则将“/”的程序首地址存在
movdptr,#chudizhi1和dizhi2中
mova,dph
movdizhi1,a
mova,dpl
movdizhi2,a
Zhuan:
ljmpMLoop
Jia:
mova,data1;加法程序
adda,data2
ljmpXs
Jian:
mova,data1;减法程序
subba,data2
ljmpXs
Cheng:
mova,data1;乘法程序
movb,data2
mulab
ljmpXs
Chu:
mova,data1;除法程序
movb,data2
divab
Xs:
movb,#10;显示个位数字
divab
movr5,a
mova,b
movdptr,#LEDMap
movca,@a+dptr
movLEDBuf+1,a
mova,r5
First:
cjnea,#0,Next
ljmpMLoop;运算完后继续扫描键盘
Next:
movb,#10;显示十位数字
divab
movr5,a
mova,b
movdptr,#LEDMap
movca,@a+dptr
movLEDBuf+0,a
mova,r5
ljmpFirst
end
四、心得体会
我的题目是简易计算器，对于我们这些实践中的新手来说，这是一次考验。
怎么才能找到课堂所学与实际应用的最佳结合点？
怎样让自己的业余更接近专业？
怎样让自己的计划更具有序性，而不会忙无一用？
这都是我们所要考虑和努力的。
这次课程设计我学到很多很多的东西，学会了怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。
不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，掌握了一种系统的研究方法，可以进行一些简单的编程。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，对单片机汇编语言掌握得不够好。
这次课程设计通过我们小组的努力终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解，在此我表示感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
指导老师评语
课程设计成绩
指导老师签字
2010年月日
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