单片机简易计算器毕业课程设计报告.docx
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单片机简易计算器毕业课程设计报告
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）
中南林业科技大学
课程设计报告
设计名称：
单片机计算器课程设计
姓名：
汪琦学号：
专业班级：
电子信息工程一班
院（系）：
计算机与信息工程学院
设计时间：
2010年12月28日星期二
设计地点：
中南林业科技大学电子信息楼
指导教师评语：
成绩：
签名：
年月日
目录
一、题目……………………………………………………………………………
二、任务与要求（老师完成）…………………………………………………
三、课程设计摘要及整体方框图…………………………………………………
1..总体设计思路简述····················································
2.硬件设计简述························································
3.软件设计简述························································
4.程序主流程图························································
四、课程设计原理分析及相关知识概述…………………………………………
五、结论……………………………………………………………………………
六、体会与收获……………………………………………………………………
附件：
1、源程序代码（根据需要选择）……………………………………………
2、整体电路原理图（根据需要选择）………………………………………
2、元件表（根据需要选择）…………………………………………………
3、PCB板制作（根据需要选择）……………………………………………
4、焊接与调试（根据需要选择）…………………………………………………
一、题目
利用单片机芯片STC12C54、四位八段共阴数码管，已制作好的电路板等器件设计制作一个计算器，用LED显示计算数值及结果。
二、任务与要求
要求计算器能实现加减乘除四种运算，具体如下：
1.加法：
四位整数加法，计算结果若超过四位则显示计算错误
2.减法：
四位整数减法，计算结果若小于零则显示计算错误
3.乘法：
多位整数乘法，计算结果若超过四位则显示计算错误
4.除法：
整数除法
5.有清除功能
三、课程设计简述及整体方框图
1.总体设计思路简述
按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、显示模块、键扫描接口电路共三个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示。
主控芯片使用STC12C54单片机，比80C51速度更快，功能更强，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。
键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。
显示模块采用4枚共阳极数码管和74ls273锁存芯片构成等器件构成。
2．硬件设计简述
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。
主控芯片选取STC12C5410AD芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。
晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取22pF。
采用按键复位电路，电阻分别选取560Ω和10K，电容选取10μF。
键盘接口电路
计算器所需按键有：
数字键：
’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’
功能键：
’+’,’-‘,’*’,’’,’=’,’C（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，四行和四列的8个公共端分别接P1.0~P1.7，这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P1口的扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘扫描的功能。
数码管显示电路
采用4位数码管对计算数据和结果的显示，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IO资源，采取动态显示的方法来显示计算数据及结果，动态扫描。
为了实现数码管的动态显示，P2口输出显示值，通过P2口的二进制代码送到数码管进行显示。
P3.2~P3.5用来作为位选端，控制哪几位数码管进行显示。
比如当P3.2为高电平时，其他位全给0，具体的在软件中会有说明。
此时就将扫描的数据送给指定数码管显示。
3.软件设计简述
键盘扫描子程序设计
要进行数据的计算就必须先进行数据的输入，也就必须确定按键输入的数值是什么，这就需要对键盘进行扫描，从而确定究竟是哪个键按下。
对于键盘的扫描，这里采用行列扫描的方法来完成对键盘的扫描。
原理就是先确定按键在哪一行，接着再确定是哪一列，这样就可以知道是哪个按键被按下了。
我是将P1口作为按键扫描口的，比如开始先给P1口设置为0xf0，即P1.0~P1.7为，将它定义为e，再给P1口设置为0x0f，即P1.0~P1.7为，将它定义为f，并且定义temp=e|f，好了，接下来若按下的是按键sw1，则P1口变为，e就是0xe0，并在非常短的时间内P1口变为，则f就是0x0e，那么temp就为0xee，同理，每个按键都会有一个对应的十六进制值，我把它们列出来进行一一对应就行了，下面是扫描按键图。
以下为键盘扫描子程序的程序清单。
uintkescan（）
{
uintcom;
P1=0xf0;
e=P1;
P1=0x0f;
f=P1;
temp=e|f;
while（P1!
=0x0f）;
if（temp==0xb7）com=0;
if（temp==0x7e）com=1;
if（temp==0xbe）com=2;
if（temp==0xde）com=3;
if（temp==0x7d）com=4;
if（temp==0xbd）com=5;
if（temp==0xdd）com=6;
if（temp==0x7b）com=7;
if（temp==0xbb）com=8;
if（temp==0xdb）com=9;
if（temp==0x77）com=10;
if（temp==0xd7）com=11;
if（temp==0xe7）com=12;
if（temp==0xeb）com=13;
if（temp==0xed）com=14;
if（temp==0xee）com=15;
return（com）;
}
数码管显示电路
采用4位数码管对计算数据和结果的显示，这里选取共阴极数码管，利用NPN三极管对数码管进行驱动，利用来实现数码管的动态显示，P2口输出显示值，P2口为段选，P3.2~P3.5用来作为位选端，控制哪几位数码管进行显示。
下面根据程序来阐述。
n是一个运算中产生的值，若它大于10000，执行第一个if语句，如果则显示FFFF，若在10000以内，则将n分别除以1000、100、10和对10取余，得到我们想要的四个数，送显示子程序显示。
其余减、乘、除的计算方法与加法的计算方法一样，这里不再累述。
voiddis（uintn）
{
if（n10000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[15]&&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[15];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n1000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n100）
{
for（i=0;i<3;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n10）
{
for（i=0;i<2;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n%10）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n];
P3=0x20;
delay（4）;
}
运算子程序设计
显示加减乘除四个运算符
voidcalculate（uintz）
{if（z==10）
{
P2=0x76;加法显示’H’,并且点亮最高位的数码管
P3=0x20;
}
if（z==11）
{
P2=0x40;减法显示‘-’，并且点亮最高位的数码管
P3=0x20;
}
if（z==12）
{
P2=0x80;乘法显示‘.’，并且点亮最高位的数码管
P3=0x20;
}
if（z==13）
{
P2=0x49;除法显示‘’并且点亮最高位的数
P3=0x20;码管
}
}
除法子程序设计
除法的运算，可以显示小数点
voiddiv（void）
{
d=bc;
if（d1000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d100）
{d=10*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==1）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=1）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d10）
{d=100*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==2）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=2）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d%10）
{d=1000*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{
if（i==3）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=3）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
else
{
d=（1000*b）c;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==3）
P2=~（DSY_CODE[0]&0x7f）;
if（i!
=3）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
}
主程序见附录1
4.程序主框图
主程序流程
四、课程设计原理分析及相关知识概述
本次课程设计用的STC12C54具有速度快、功耗低、抗干扰强的特点，有多种IO端口模式，它默认为准双向口弱上拉，最大灌电流为20mA，拉电流为230uA，所以在三极管和芯片管脚间要接15k的电阻，（5v-1.8v）300欧=10mA，八个led就为80mA，超过50mA的总电流，所以电阻选用511欧。
若改为强推挽输出模式，则根据拉电流最大为20mA可计算出，电阻选为1k
五、结论
完成硬件和软件的设计和制作后，进行系统的调试，并处理不断出现的问题。
对于计算器的性能，主要的衡量指标就在于计算的精度，本次制作的计算器性能情况如下：
加法运算：
四位整数加法运算，和值不超过9999，若超过上限，则显示错误提示FFFF。
减法运算：
四位正整数减法运算，若结果为负，对其取绝对值。
乘法运算：
积不超过9999的整数乘法运算，若超出上限，显示错误提示FFFF。
除法运算：
整数除法，既计算结果为可显示小数。
六、体会与收获
通过这次课程设计，最大的一点体会是单片机学的不够扎实，不会的很多啊，当然这次的课程设计做计算器程序用的是c语言，不是课上初学的汇编，所以很难适应，尽管大家都知道汇编编这个程序也很困难，但还是互相学习，到处找资料看，问同学，所以我的软件主程序才能编译成功，系统才能调试出结果。
很感谢那些热心教导我的同学和指导我的老师。
首先在硬件电路的制作中，也就是焊板子，由于我的粗心，我芯片插槽的一个管脚没焊进去，别的都好了，就这个脚没有用了，后来在老师的帮助下，我将插槽里德那个管脚拔出来，换了个脚在插进去，然后用万用表测试后证明是有效的，心里还是很高兴的。
整个硬件电路还是做得令自己比较满意的。
在软件方面，感觉困难更多一些，一开始真的很着急，毫无头绪啊，一时间，XX，论坛，贴吧逛了个遍，找了很多资料，也参考了同学的程序，其中每一个子程序模块都认真去读，去分析，化为己用，最重要的按键扫描和显示程序，还有包括加减乘除的运算程序，还了解了c语言在单片机编程中的一些特点，包括函数的声明和调用等等。
而且在用uvison编译的时候出了很多问题，其中一个就是关于头文件的，要加上“#include”，不仅如此，还要将有关STC12C5410AD的文件覆盖在uvison安装路径下，这样头文件才有效啊，所以，一开始找不出问题所在，极其郁闷。
但是总的来说，软件设计能够把结果调出来还是很激动的，尽管还有很多未知的问题没有出现。
附录1程序源代码
#include
#include{
uintcom;
P1=0xf0;
e=P1;
P1=0x0f;
f=P1;
temp=e|f;
while（P1!
=0x0f）;
if（temp==0xb7）com=0;
if（temp==0x7e）com=1;
if（temp==0xbe）com=2;
if（temp==0xde）com=3;
if（temp==0x7d）com=4;
if（temp==0xbd）com=5;
if（temp==0xdd）com=6;
if（temp==0x7b）com=7;
if（temp==0xbb）com=8;
if（temp==0xdb）com=9;
if（temp==0x77）com=10;
if（temp==0xd7）com=11;
if（temp==0xe7）com=12;
if（temp==0xeb）com=13;
if（temp==0xed）com=14;
if（temp==0xee）com=15;
return（com）;
}
voiddis（uintn）
{
if（n10000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[15]&&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[15];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n1000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n100）
{
for（i=0;i<3;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n10）
{
for（i=0;i<2;i++）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n%10]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（n%10）
{if（fu==1）
P2=~（DSY_CODE[n]&0x7f）;
if（fu==0）
P2=~DSY_CODE[n];
P3=0x20;
delay（4）;
}
}
voidcaculate（uintz）
{if（z==10）
{
P2=0x76;
P3=0x20;
}
if（z==11）
{
P2=0x40;
P3=0x20;
}
if（z==12）
{
P2=0x80;
P3=0x20;
}
if（z==13）
{
P2=0x49;
P3=0x20;
}
}
voiddiv（void）
{
d=bc;
if（d1000）
{
for（i=0;i<4;i++）
{
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d100）
{d=10*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==1）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=1）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d10）
{d=100*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==2）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=2）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
elseif（d%10）
{d=1000*bc;
for（i=0;i<4;i++）
{
if（i==3）
P2=~（DSY_CODE[d%10]&0x7f）;
if（i!
=3）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
else
{
d=（1000*b）c;
for（i=0;i<4;i++）
{if（i==3）
P2=~（DSY_CODE[0]&0x7f）;
if（i!
=3）
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d10;
delay（4）;
P3=0x00;
}
}
}
voidmain（）
{
P3M1=0xff;
P2M1=0xff;
P2M0=0x00;
P3M0=0x00;
P1M0=0x00;
P1M1=0x00;
flag=0;cru=0;bru=0;dyh=0;
while
（1）
{
P1=0xf0;
if（P1!
=0xf0）
{
delay（30）;
if（P1!
=0xf0）
a=kescan（）;
}
if（a>9&&a<14）
{flag=1;key=a;fuhao=1;}
if（a>=0&&
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