基于AT89C51单片机简易计算器的设计.docx

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基于AT89C51单片机简易计算器的设计

基于AT89C51单片机简易计算器的设计

一、设计目的

单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。

本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位无符号数范围内的基本加减运算，并在LED上显示相应的结果。

软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真，通过硬件实现功能。

二、总体设计及功能介绍

根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机，实现对计算器的设计。

具体设计及功能如下：

（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LED显示数据和结果。

（2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。

（3）执行过程：

开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LED显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LED上输出运算结果。

三、硬件设计

本设计选用AT89C51单片机为主控单元。

显示部分：

采用LED动态显示。

按键部分：

采用4*4集成计算键盘；

总电路图：

实物图：

四、软件设计

现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下：

1、键盘输入；

2、数值显示；

3、加、减、乘、除四则运算；

针对上述功能，计算器软件程序要完成以下程序的设计：

1、键盘输入检测程序

2、LED显示程序

3、算术运算程序

1、程序流程图

2、程序清单

/***************************************

*实验名称：

六位无符号数加减法简易计算器

*连接方式:

P0口---段选

*138译码器的A、B、C---P2.2、P2.3、P2.4

*P1口---矩阵键盘

*键盘：

789+

*456-

*123

*CLR0=

***************************************/

#include

//宏定义类型

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

//--定义使用的IO口--//

#defineDUANP0

#defineKEYP1

sbitWEIA=P2^2;

sbitWEIB=P2^3;

sbitWEIC=P2^4;

//段码表

ucharcodeDUANMA[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0--9

//显示的八位数据

ucharxianshi[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

//第一个数据，第二个数据，得到的数据，符号

longnum[4]={0,0,0,0};

/***********

*函数名称：

Delay

*作用：

毫秒延时

*参数：

延时毫秒

***********/

voidDelay（uintx）

{

uinti,j;

for（i=x;i>0;i--）

for（j=110;j>0;j--）;

}

/***********

*函数名称：

Kbscan

*作用：

矩阵键盘扫描

*返回值：

按键行列数对应的十六进制数据

***********/

ucharKbscan（void）

{

ucharsccode,recode;

KEY=0xf0;

Delay

（1）;

if（KEY!

=0xf0）

{

Delay

（2）;

if（KEY!

=0xf0）

{

sccode=KEY&0xf0;

KEY=0x0f;

Delay

（1）;

recode=（KEY&0x0f）|sccode;

KEY=0x0f;

Delay

（1）;

while（KEY!

=0x0f）;

returnrecode;

}

}

return0;

}

/***********

*函数名称：

Keyval

*作用：

键值解码

*返回值：

按键对应功能值

*10表示+，11表示-，12表示*，13表示/，14表示CLR，15表示=

***********/

ucharKeyval（void）

{

ucharkey;

ucharkeyval=16;//无按键

key=Kbscan（）;

switch（key）

{

case0xee:

keyval=7;break;

case0xde:

keyval=8;break;

case0xbe:

keyval=9;break;

case0x7e:

keyval=10;break;//+

case0xed:

keyval=4;break;

case0xdd:

keyval=5;break;

case0xbd:

keyval=6;break;

case0x7d:

keyval=11;break;//-

case0xeb:

keyval=1;break;

case0xdb:

keyval=2;break;

case0xbb:

keyval=3;break;

case0x7b:

keyval=12;break;//*

case0xe7:

keyval=14;break;//CLR

case0xd7:

keyval=0;break;

case0xb7:

keyval=15;break;//=

case0x77:

keyval=13;break;///

default:

break;

}

returnkeyval;

}

/***********

*函数名称：

Ewu

*作用：

计算功能实现

***********/

voidEwu（void）

{

uchargetkey,i;

getkey=Keyval（）;

if（getkey<10）//按下的是数字

{

if（num[3]==0）//没有符号，表示输入第一个数

{

if（num[0]<100000）//五位数时还可以再输入一位

num[0]=num[0]*10+getkey;

}

if（num[3]!

=0）//有符号，输入第二个数

{

if（num[1]<100000）//五位数时还可以再输入一位

num[1]=num[1]*10+getkey;

}

}

if（getkey>9&&getkey<16）//特殊按键按下

{

if（getkey==10）//+

{

num[3]=1;

for（i=0;i<8;i++）

{

xianshi[i]=0x00;

}

}

if（getkey==11）//-

{

num[3]=2;

for（i=0;i<8;i++）

{

xianshi[i]=0x00;

}

}

if（getkey==12）//*

{

num[3]=3;

for（i=0;i<8;i++）

{

xianshi[i]=0x00;

}

}

if（getkey==13）///

{

num[3]=4;

for（i=0;i<8;i++）

{

xianshi[i]=0x00;

}

}

if（getkey==14）//CLR

{

for（i=0;i<4;i++）

{

num[i]=0;//清除数据

}

for（i=0;i<8;i++）

{

xianshi[i]=0x00;

}

}

if（getkey==15）//=

{

switch（num[3]）

{

case1:

num[2]=num[0]+num[1];break;

case2:

num[2]=num[0]-num[1];break;

case3:

num[2]=num[0]*num[1];break;//

case4:

num[2]=num[0]/num[1];break;//

default:

break;

}

num[0]=num[2];

num[1]=0;

num[2]=0;

num[3]=0;

}

}

}

/***********

*函数名称：

Display

*作用：

数码管显示

***********/

voidDisplay（void）

{

uchari;

longDIS;

if（num[3]==0）//显示第一个数或者最终结果

DIS=num[0];

if（num[3]!

=0）//显示第二个数

DIS=num[1];

if（DIS==0）

xianshi[7]=DUANMA[0];

if（DIS>0）

{

for（i=8;i>0;i--）

{

if（DIS>0）

{

xianshi[i-1]=DUANMA[（uchar）（DIS%10）];

DIS=DIS/10;

}

}

xianshi[0]=0x00;

}

if（DIS<0）

{

DIS=DIS*（-1）;

Delay

（1）;

for（i=8;i>0;i--）

{

if（DIS>0）

{

xianshi[i-1]=DUANMA[（uchar）（DIS%10）];

DIS=DIS/10;

}

}

xianshi[0]=0x40;//显示负号

}

for（i=0;i<8;i++）

{

switch（i）

{

case0:

WEIA=0;WEIB=0;WEIC=0;break;

case1:

WEIA=1;WEIB=0;WEIC=0;break;

case2:

WEIA=0;WEIB=1;WEIC=0;break;

case3:

WEIA=1;WEIB=1;WEIC=0;break;

case4:

WEIA=0;WEIB=0;WEIC=1;break;

case5:

WEIA=1;WEIB=0;WEIC=1;break;

case6:

WEIA=0;WEIB=1;WEIC=1;break;

case7:

WEIA=1;WEIB=1;WEIC=1;break;

}

//发送段码

DUAN=xianshi[i];

Delay

（1）;

DUAN=0x00;//消隐

}

}

voidmain（void）

{

while

（1）

{

Ewu（）;

Display（）;

}

}

五、设计总结

通过课程设计，我掌握了计算器的工作原理以及设计方法，我通过对计算器的几个模块的深入理解，我掌握了计算器的组成和制作过程，并通过自己的努力，制作出了自己的计算器，提高了我的动手能力和实践能力，同时我对单片机有了更深入的理解，也学会了使用单片机的方法，加深了对课本知识的进一步理解。

加强了我思考和解决问题的能力，认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准！

在设计过程中，经常会遇到一些问题，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。

所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，功夫不负有心人，我通过认真思考，请教同学，查找资料,最后终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。

在寻找答案的过程中,我学到了很多平时缺少的东西，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”！

认真思考才能找到出路，当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。

在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。

顿悟，没有思考便无出路，雨后才能见彩虹。

失败是成功之母。

不经历多次调试，是不可能得到完好的程序的。

至善至美，是人类永恒的追求。

但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

实践课诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门思辨课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

至于建议，一言以蔽之，大学教育当如此。

我是一个急性子的人，看到那么复杂知识，我就不想做了，不过为了搞好课程设计，我硬是耐心完成每一个细节，我坚持一天呆在实验室10多个小时，虽然晚上眼睛比较酸痛，但是我感觉值。

这么多天的努力没有白费，我最后很好的完成了任务,很有成就感！

我相信我在以后的生活和学习中会更耐心，更认真的！

参考文献：

[1]陈冬云等.ATmega128单片机原理与开发指导.机械工业出版社,2006

[2]李群芳等.单片微型计算机及接口技术（第二版）.电子工业出版社,2005

[3]周航慈.单片机程序设计基础.北航出版社,2005

[4]何立民.MCS-51单片机应用系统设计.北航出版社，2002

[5]马潮.高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南.北京航空航天大学出版社，2004