基于单片机的计算器课程设计报告.doc

昆明理工大学课程设计报告 设计名称： 单片机计算器课程设计 姓 名： 学 号： 2011118521XXX 专业班级： 测控技术与仪器 1111 院（系）： 信息工程 设计时间： 2013年6月21日 设计地点： 昆明理工大学 德信楼 目录一、 题目二、 任务与要求三、 课程设计及整体方框图a.总体设计思路简述····················································b.硬件设计简述························································c.软件设计简述························································d.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、实验操作（根据需要选择）一、题目使用单片机芯片AT89C51、LCD 1602 液晶显示屏，用KEIL uVision与 porteus仿真软件实现简易计算器的仿真与调试。 设计制作一个计算器，KEYPAD 4*4键盘输入，用LCD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：多位数加法，计算结果不超过8位则显示计算。2. 减法：多位整数减法，计算结果可以算小于零则显示计算。3. 乘法：多位整数乘法，计算结果若超过8位则显示计算 。4. 除法：整数除法，可以算出小数点3位。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AT89C51单片机， 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1枚LCD 1602 与RES-V构成器件构成。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，包括运算器.控制器.存储器,输入输出设备构成.主控芯片选取AT89C51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。采用按键清零电路， KEYPAD 4*4 C.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P3.0P3.7，这样扫描P3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P3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。 LCD显示电路 采用LCD对计算数据和结果的显示，动态扫描。 为了实现LCD的动态显示，P0口输出显示值，通过P0口的二进制代码送到LCD进行显示。 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P3口作为按键扫描口的，比如开始先给P3口设置，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。uchar code table=7,8,9,0,4,5,6,0,1,2,3,0,0,0,0,0;uchar code table1=7,8,9,0x2f-0x30,4,5,6,0x2a-0x30,1,2,3,0x2d-0x30,0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0x2b-0x30;LCD显示电路采用 LCD 1602对计算数据和结果的显示， P0口进行输出显示，D0D7 口接P0.0P0.7口，RW 接P2.0，RS 接P2.4，E 接P2.3. void delay(uchar z) / 延迟函数uchar y;for(z;z>0;z-)   for(y=0;y<110;y+);void check() / 判断忙或空闲do    P0=0xFF;    rs=0;     /指令    rw=1;     /读    lcden=0;     /禁止读写    delay(1); /等待，液晶显示器处理数据    lcden=1;     /允许读写    while(busy=1); /判断是否为空闲，1为忙，0为空闲void write_com(uchar com) / 写指令函数P0=com;    /com指令付给P0口rs=0;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;void write_date(uchar date) / 写数据函数    P0=date;rs=1;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;void init() /初始化 num=-1;lcden=1; /使能信号为高电平write_com(0x38); /8位，1行write_com(0x0c); /显示开，光标关，不闪烁*/write_com(0x06); /增量方式不移位 显竟獗暌贫 柚?write_com(0x80); /检测忙信号write_com(0x01); /显示开，光标关，不闪烁num_1=0;i=0;j=0;a=0;     /第一个参与运算的数b=0;     /第二个参与运算的数c=0;flag=0; /flag表示是否有符号键按下， fuhao=0; / fuhao表征按下的是哪个符号除法子程序设计除法的运算，可以显示小数点3位。 write_com(0x04);            i=0;            c=(long)(float)a/b)*1000);            while(c!=0)                            write_date(0x30+c%10);               c=c/10;           i+;           if(i=3)               write_date(0x2e);                         if(a/b<=0)              write_date(0x30);            write_date(0x3d);                                          a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;                               break;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 AT89C51具有速度快、功耗低、抗干扰强的特点，有多种I/O端口模式。Vcc=5v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：a.加法运算：8位整数加法运算，和值不超过99999，若超过上限，则显示错误提示。b.减法运算：4位正整数减法运算， 结果为正或负。 c.乘法运算：积不超过999999的整数乘法运算，若超出上限，显示错误提示。d.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 单片机课程设计， 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。 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，百度，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 < reg51.h>”，不仅如此，还要将有关 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， 同时，我们还亲自动手试验箱进行操作，在老师的帮助下得以突破，完美的结束了实训。附录1 程序源代码#include<reg51.h> /头文件#define uint unsigned int / #define uchar unsigned charsbit lcden=P23; /定义引脚sbit rs=P24;sbit rw=P20;sbit busy=P07;char i,j,temp,num,num_1;long a,b,c; /a,第一个数 b,第二个数 c,得数float a_c,b_c;uchar flag,fuhao;/flag表示是否有符号键按下，fuhao表征按下的是哪个符号uchar code table=7,8,9,0,4,5,6,0,1,2,3,0,0,0,0,0;uchar code table1=7,8,9,0x2f-0x30,4,5,6,0x2a-0x30,1,2,3,0x2d-0x30,0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0x2b-0x30;void delay(uchar z) / 延迟函数uchar y;for(z;z>0;z-) for(y=0;y<110;y+);void check() / 判断忙或空闲do P0=0xFF; rs=0; /指令 rw=1; /读 lcden=0; /禁止读写 delay(1); /等待，液晶显示器处理数据 lcden=1; /允许读写 while(busy=1); /判断是否为空闲，1为忙，0为空闲void write_com(uchar com) / 写指令函数P0=com; /com指令付给P0口rs=0;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;void write_date(uchar date) / 写数据函数 P0=date;rs=1;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;void init() /初始化 num=-1;lcden=1; /使能信号为高电平write_com(0x38); /8位，2行write_com(0x0c); /显示开，光标关，不闪烁*/write_com(0x06); /增量方式不移位 显竟獗暌贫 柚?write_com(0x80); /检测忙信号write_com(0x01); /显示开，光标关，不闪烁num_1=0;i=0;j=0;a=0; /第一个参与运算的数b=0; /第二个参与运算的数c=0;flag=0; /flag表示是否有符号键按下， fuhao=0; / fuhao表征按下的是哪个符号void keyscan() / 键盘扫描程序P3=0xfe; if(P3!=0xfe) delay(20); 延迟20ms if(P3!=0xfe) temp=P3&0xf0; switch(temp) case 0xe0:num=0; break; case 0xd0:num=1; break; case 0xb0:num=2; break; case 0x70:num=3; break; while(P3!=0xfe); if(num=0|num=1|num=2)/如果按下的是'7','8'或'9 if(j!=0) write_com(0x01); j=0; if(flag=0)/没有按过符号键 a=a*10+tablenum; else/如果按过符号键 b=b*10+tablenum; else/如果按下的是'/' flag=1; fuhao=4;/4表示除号已按 i=table1num; write_date(0x30+i);P3=0xfd;if(P3!=0xfd) delay(5); if(P3!=0xfd) temp=P3&0xf0; switch(temp) case 0xe0:num=4; break; case 0xd0:num=5; break; case 0xb0:num=6; break; case 0x70:num=7; break; while(P3!=0xfd); if(num=4|num=5|num=6&&num!=7)/如果按下的是'4','5'或'6' if(j!=0) write_com(0x01); j=0; if(flag=0)/没有按过符号键 a=a*10+tablenum; else/如果按过符号键 b=b*10+tablenum; else/如果按下的是'/' flag=1; fuhao=3;/3表示乘号已按 i=table1num; write_date(0x30+i);P3=0xfb;if(P3!=0xfb) delay(5); if(P3!=0xfb) temp=P3&0xf0; switch(temp) case 0xe0:num=8; break; case 0xd0:num=9; break; case 0xb0:num=10; break; case 0x70:num=11; break; while(P3!=0xfb); if(num=8|num=9|num=10)/如果按下的是'1','2'或'3' if(j!=0) write_com(0x01); j=0; if(flag=0)/没有按过符号键 a=a*10+tablenum; else/如果按过符号键 b=b*10+tablenum; else if(num=11)/如果按下的是'-' flag=1; fuhao=2;/2表示减号已按 i=table1num; write_date(0x30+i);P3=0xf7;if(P3!=0xf7) delay(5); if(P3!=0xf7) temp=P3&0xf0; switch(temp) case 0xe0:num=12; break; case 0xd0:num=13; break; case 0xb0:num=14; break; case 0x70:num=15; break; while(P3!=0xf7); switch(num) case 12:write_com(0x01);a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;/按下的是"清零" break; case 13: /按下的是"0" if(flag=0)/没有按过符号键 a=a*10; write_date(0x30); P1=0; else if(flag=1)/如果按过符号键 b=b*10; write_date(0x30); break; case 14:j=1; if(fuhao=1)write_com(0x80+0xf);/按下等于键，光标前进至第二行最后一个显示处 write_com(0x04); /设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退一格 c=a+b; while(c!=0) write_date(0x30+c%10); c=c/10; write_date(0x3d); /再写"=" a=0;b=0;flag=0;fuhao=0; else if(fuhao=2)write_com(0x80+0xf);/光标前进至第二行最后一个显示处 write_com(0x04); /设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退一格(这个照理说顺序不对，可显示和上段一样) if(a-b>0) c=a-b; else c=b-a; while(c!=0) write_date(0x30+c%10); c=c/10; if(a-b<0) write_date(0x2d); write_date(0x3d); /再写"=" a=0;b=0;flag=0;fuhao=0; else if(fuhao=3)write_com(0x80+0xf); write_com(0x04); c=a*b; while(c!=0) write_date(0x30+c%10); c=c/10; write_date(0x3d); a=0;b=0;flag=0;fuhao=0; else if(fuhao=4)write_com(0x80+0xf); write_com(0x04); i=0; c=(long)(float)a/b)*1000); while(c!=0) write_date(0x30+c%10); c=c/10; i+; if(i=3) write_date(0x2e); if(a/b<=0) write_date(0x30); write_date(0x3d); a=0;b=0;flag=0;fuhao=0; break; case 15:write_date(0x30+table1num);flag=1;fuhao=1; break; main()init();while(1) keyscan();附录2 protues仿真图附录3 元件清单设备使用了C51 与 LCD 液晶显示的完美结合, P0 口接 LCD 液晶显示,同时外接排列电阻 RES-PACKAT89C51单片机keypad数值键盘LCD 1602LCD 液晶显示RES-V电阻RES-PACK8排列电阻附录4 实验操作图