单片机课程设计报告简易计算器.docx

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单片机课程设计报告简易计算器

内部编号：

（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

单片机课程设计报告简易计算器

单片机实训报告

———简易计算器

姓名***

学号***

专业***

学校***

指导教师***

实训时间

中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1实训任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.1主要功能设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2任务目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2整体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2.1方案论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2.2系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3控制软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3.1程序时序总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3.2液晶显示软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

3.3键盘输入软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

3.4计算函数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

4软件调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

个人小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

摘要：

计算器是人们的日常生活中是最常见的电子产品之一，它应用极广、发展迅猛，并且不断出现着拥有更加强大功能的计算器。

为了解和研究计算器，本次实训设计制作了一个简易计算器，能够在五位的计算范围内进行“+”、“-”、“*”、“/”的基本运算，能进行负数的精确结果显示。

该计算器以AT89C51单片机芯片作为核心。

采用LCD1602工业字符液晶进行显示。

完成的计算器经过检验能够完整的实现预设功能，各种细节完善，具有很高的使用价值。

关键词：

单片机;简易计算器；AT89C51；LCD1602

1实训任务

1.1主要功能设计

以AT89C51单片机芯片为核心来制作一个简易计算器，外部由4*4矩阵键盘和一个LCD1602工业字符型液晶显示屏构成，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。

1.2任务目的

通过本次实训提高我们的单片机硬件设计、软件编程能力，自主学习到更多的单片机应用知识。

2整体设计方案

2.1方案论证

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

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。

根据读到的值组合就可以查表1得到的键码，因为编程的方式，本次实训采用逐行扫描来读取键值，方便程序编写。

（3）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。

2.2系统框图

系统框图

3控制软件设计：

实训中采用C语言对单片机进行编程，采用的是自下而上的设计方式，先设计出每一个模块（子程序），然后再慢慢扩大，最后组成程序。

3.1程序总时序图

3.2液晶显示软件设计

（1）显示流程

（2）1602液晶显示时序图，通过时序图，所有编程问题都可以得以解决。

（3）由时序图可以写出液晶的初始化函数、功能设置函数、清屏函数、写指令函数、写数据函数。

voiddelay1（）//采用软件实现延时，5个机器周期

{

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

}

voidint1（）//LCD初始化

{

lcd_w_cmd（0x3c）;

lcd_w_cmd（0x0c）;

lcd_w_cmd（0x01）;

lcd_w_cmd（0x06）;

lcd_w_cmd（0x80）;

}

unsignedcharlcd_r_start（）//读状态字

{

unsignedchars;

RW=1;

delay1（）;

RS=0;

delay1（）;

E=1;

delay1（）;

s=P1;

delay1（）;

E=0;

delay1（）;

RW=0;

delay1（）;

return（s）;

}

voidlcd_w_cmd（unsignedcharcom）//写命令字

{

unsignedcharg;

do{

g=lcd_r_start（）;

g=g&0x80;

delay

（2）;

}while（g!

=0）;

RW=0;

delay1（）;

RS=0;

delay1（）;

E=1;

delay1（）;

P1=com;

delay1（）;

E=0;

delay1（）;

RW=1;

delay（255）;

}

voidlcd_w_dat（unsignedchardat）//写数据

{

unsignedcharg;

do{

g=lcd_r_start（）;

g=g&0x80;

delay

（2）;

}while（g!

=0）;

RW=0;

delay1（）;

RS=1;

delay1（）;

E=1;

delay1（）;

P1=dat;

delay1（）;

E=0;

delay1（）;

RW=1;

delay（255）;

}

3.3键盘输入软件设计

（1）键盘输入程序运行时序图

（2）键盘扫描程序

unsignedcharscan_key（）

{

unsignedchari,temp,m,n,k;

bitfind=0;

P0=0xff;

k=0x01;

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=~k;

temp=~P0;

temp=temp&0x0f;

k<<=1;

if（temp!

=0x00）

{

m=i;

find=1;

switch（temp）

{

case0x01:

n=0;break;

case0x02:

n=1;break;

case0x04:

n=2;break;

case0x08:

n=3;break;

default:

break;

}

}

}

if（find==0）return0xff;

elsereturn（n*4+m）;

}

3.4计算函数设置

因为只有16个健，所以计算上只设计了加减乘除的功能，下面是几个计算的程序

unsignedintjian（）//减法函数

{if（a>=b）

{q=0;

return（a-b）;

}if（a

{

q=1;

return（b-a）;

}

if（a2[i]<10&&m==0）/第一个数

{a=a*10+a2[i];

}

if（a2[i]!

=14&&a2[i]>9）//四则运算的判断

{m=1;w=a2[i];

}

if（a2[i]<10&&m==1）//第二个数

{b=b*10+a2[i];

}

if（a2[i]==13||o==1）//清零

{o=0;

lcd_w_cmd（0x01）;

lcd_w_cmd（0x80）;

a=0;b=0;wan=0;qian=0;bai=0;shi=0;ge=0;m=0;sum=0;

}

if（a2[i]==14）//等号

{l++;

p=jian（）;//调用减法函数

switch（w）

{case10:

sum=a/b;break;//除法

case11:

sum=a*b;break;//乘法

case12:

sum=p;if（q==1）lcd_w_dat（'-'）;break;//减法

case15:

sum=a+b;break;//加法

default:

break;

}

wan=sum/10000;//万位

qian=（sum-wan*10000）/1000;//千位

bai=（sum-wan*10000-qian*1000）/100;//百位

shi=（sum-wan*10000-qian*1000-bai*100）/10;//十位

ge=sum%10;//个位

if（wan!

=0）//万位显示

{lcd_w_dat（a1[wan]）;

lcd_w_dat（a1[qian]）;

lcd_w_dat（a1[bai]）;

lcd_w_dat（a1[shi]）;

lcd_w_dat（a1[ge]）;}

if（wan==0&&qian!

=0）//千位显示

{lcd_w_dat（a1[qian]）;

lcd_w_dat（a1[bai]）;

lcd_w_dat（a1[shi]）;

lcd_w_dat（a1[ge]）;}

if（wan==0&&qian==0&&bai!

=0）//百位显示

{lcd_w_dat（a1[bai]）;

lcd_w_dat（a1[shi]）;

lcd_w_dat（a1[ge]）;}

if（wan==0&&qian==0&&bai==0&&shi!

=0）//十位显示

{lcd_w_dat（a1[shi]）;

lcd_w_dat（a1[ge]）;}

if（wan==0&&qian==0&&bai==0&&shi==0）//个位显示

{lcd_w_dat（a1[ge]）;}

if（l%2!

=0）//换行

{lcd_w_cmd（0xc0）;}

if（l%2==0）//换屏

{lcd_w_cmd（0x80）;

o=1;}

a=0;b=0;wan=0;qian=0;bai=0;shi=0;ge=0;m=0;sum=0;//运算完一次全部清零}

4软件调试：

（1）编程前先画了流程图，这样思路清晰，能按部就班的完成。

（2）子函数有显示部分、键盘扫描部分和计算部分，编写好后综合在一起。

（3）在将程序写在一起的过程中，使用ISIS进行了仿真，仿真过程模拟了键盘的输入，同时观察各种情况时液晶的输出情况。

个人小结：

第一天：

刚开始不知道实训室的电脑不行，走很多弯路，弄了整整一天，只是把教材的程序搬了上去，仅此而已，可以说，毫无收获。

第二天：

早上也是毫无收获，下午才发现电脑的问题，一下子就搞好了键盘输入。

可是新的问题又出现了，我根本就不会用四则运算，所以那天又被困住了。

第三天：

上午通过老师的详细讲解，初步运用了四则运算，下午进一步完善，但是还有负数没有弄好，晚上回到宿舍就成功完成了实训内容。

参考文献

教材《单片机应用技术（C语言版）》

附件

硬件设计电路的元件清单

器件名称

数量

AT89C51

1

按键

16

自锁开关

1

不自锁开关

1

电容22uF

1

LCD1602

1

晶振12MHz

1

电容30pF

2

发光二极管

1

510电阻

10