基于AT89C51单片机简易计算器的设计

《微机原理与单片机课程设计》课程设计报告

基于51单片机得简易计算器设计

学生姓名卓国焕()

专业电子信息工程

所在班级1141

学号 2

指导老师欧触灵

日期2016、10、31——2016、１1、4

一、设计目得

单片机得出现就是计算机制造技术高速发展得产物,它就是嵌入式控制系统得核心，如今,它已广泛得应用到我们生活得各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计就是基于51系列单片机来进行得简单数字计算器设计，可以完成计算器得键盘输入，进行加、减、乘、除六位整数数范围内得基本四则运算，并在ＬED上显示相应得结果.软件方面使用Ｃ语言编程，并用ＰROTUEＳ仿真.

二、总体设计及功能介绍

根据功能与指标要求,本系统选用MCS—51系列单片机为主控机,实现对计算器得设计。具体设计及功能如下:

（１)由于要设计得就是简单得计算器,可以进行四则运算,为了得到较好得显示效果,采用LED 显示数据与结果。

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

(3)执行过程：开机显示零,等待键入数值，当键入数字,通过L ＥＤ显示出来，当键入+、-、*、／运算符,计算器在内部执行数值转换与存储,并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入得数值,按等号就会在LED上输出运算结果。

（４)错误提示:当计算器执行过程中有错误时，会在LＥD上显示相应得提示,如:当输入得数值或计算得到得结果大于计算器得表示

范围时，计算器会在LED上显示“CUO＂，提示溢出。

三、系统模块组成框图:

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:

（1）4×4集成计算键盘

集成计算键盘本质上就是４×4矩阵键盘，矩阵键盘采用四条I ／O 线作为行线,四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线与列线得每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键得个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口得利用率.

矩阵键盘得工作原理：

计算器得键盘布局如图２所示:一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能,这种形式在单片机系统中也最常用。

矩阵键盘内部电路图如图所示:

(三）、LEＤ显示模块

如图

本设计采用ＬED共阴数码管来显示输出数据．共阴数码管得每一位都就是公共得阴极，只有输入低电平得时候才有可能被点亮,所以位选得时候被选中得位必须就是低电平。

本设计采用两个7４HC573锁存器来驱动数码管,引脚如上图所示.74HC57３—１就是控制段选得，74HC5７３—2就是控制位选得，P2、6与P２、7端口就是锁存使能位,置高电平时锁存器透明(即输入与输出相同），置低电平时锁存。

７４ＨC573得八个锁存器都就是透明得D 型锁存器，当使能(Ｇ)为高时,Q 输出将随数据(D)输入而变。当使能为低时，输出将锁存

在已建立得数据电平上。输出控制不影响锁存器得内部工作,即老数据可以保持,甚至当输出被关闭时，新得数据也可以置入.这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载,可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口.特别适用于缓冲寄存器，Ｉ/O 通道,双向总线驱动器与工作寄存器。

ＨC573引脚功能:

引脚号符号名称及功能

1 OＥ?3态输出使能输入(低电平)

2—9? D０—Ｄ7?数据输入

１２-1９Q0 — Q7?3态锁存输出

11?ＬE?锁存使能输入

10 GND?接地(0Ｖ)

20 VＣC 电源电压

(四)运算模块（５1单片机控制)

５1 单片机就是在一块芯片中集成了CPU、RＡM、ROM、定时器/计数器与多功能I/O等一台计算机所需要得基本功能部件。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(ＲA Ｍ)、程序存储器(ROM/EPROＭ)、并行Ｉ/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SＦＲ).

单片机就是靠程序运行得,并且可以修改。通过不同得程序实现不同得功能，尤其就是特殊得独特得一些功能,通过使用单片机编写得程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!因此我们采用单片机

作为计算器得主要功能部件，可以很快地实现运算功能。

单片机最小系统

复位时单片机得初始化操作,只要给ＲST引脚加上两个机器周期以上得高电平信号,就可以使ＳTC89Ｃ５1单片机复位。本次采用得就是１2M晶振，按钮复位电路。

三、软件设计

现实生活中人们熟知得计算器，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得设计：

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

系统总流程图

算术运算程序流程图

2、程序清单

#incｌude＜reg52、h〉

#ｉnｃluｄe〈mａｔh、ｈ〉

#deｆｉne uchａｒ unｓｉｇned cｈar ＃ｄefｉne uint unsiｇned ｉｎt

#define uloｎg unsｉgned loｎg

sbit wela＝Ｐ2^７; ／/定义端口

sbiｔ duｌa=P2^６；

lｏng ｉn1,in2，out,x;

ｉnｔ cnt,ｉ，ｆlag;

ucｈaｒ codｅ nuｍ[]=｛0ｘ３ｆ,0x06,0ｘ5b,０x４f，0x6６,0x6ｄ，0x7d，0ｘ０７,0ｘ7f，0x6ｆ,0x7７，０x７c,0x39，0x５e,０x79，0x７1｝； /／LEＤ显示字模,共阴voｉd deｌay(uｉnt xｍｓ) /／延时函数

{

uint ｊ；

?for(i=xms;ｉ>0;i--）

ｆｏr(j=１14；j〉0；j-—);

}

void dispｌay（) /／显示函数声明

｛

?uｃｈaｒｗ1，w2，w3，w4，w5，w6,ｆ＝０;

?lｏng ｙ;

if（ｘ〉=0）／/显示六位计时数

?｛

ｉf（x>=１e６)

?{

??P０=0ｘff;

??welａ＝1;

??P０=0xf7；

?wｅｌa=０;

???duｌa=１;

P０=ｎum［12］;

?dulａ=0;

??delａy(2）;

?P０=0ｘff;

?wela=1;

?P0=0xef;

?wｅlａ=0;

?duｌa＝1;

?Ｐ0=0ｘ３e;

??dula=0;

??delａy（2);

?P0=０ｘｆf;

?wela=１;

??Ｐ0=0xｄｆ;

???ｗela=0;

?dula=1;

??Ｐ0=num[0];

?dula=０；

??ｄｅlay(2);

?return；

?｝

?w1=x%10;w2=ｘ/10%1０;w3=x/１00%1０;w４=ｘ/1０00％1０;w5=ｘ/1０000％10;ｗ6＝x／10000０％10;

??ｉf(f＝=1｜｜w6）

?｛

??f=1；

??P0=０xff;

???ｗela=１;

?Ｐ0=0ｘｆe；

???ｗela＝0；

?dula=1;

?P０＝nｕm[w６］;

?ｄula=0；

delay（２)；

?}

ｉf（f＝=1|｜w5）

?｛

?ｆ=1；

??P0＝0ｘff；

??ｗｅla=1;

???P０=0xｆd；

??wela＝0;

??dula＝１；

P０=num［w5]；

???ｄula=0;

??delay(2);

?}

?if(f＝=1||w4）

??{

??f＝1；

P０=0ｘfｆ;

welａ=1;

??Ｐ0＝0xfb;

??ｗela=0;

?ｄula=1；

??P0=num[w4];

?ｄula=0；

?ｄeｌay（2）;

?}

?if（f=＝１｜｜w3)

?｛

???f=1；

?P０=０xff;

wela＝1；

P０=0xf７；

?wｅla=0;

???dｕlａ=１；

???P0=num[w３]；

ｄｕla＝0; ???ｄeｌaｙ(2）;

?}

?ｉf(f==１|｜w2)

??｛

???f=1；

?P0=0xff;

?welａ＝1；

?P0=0xef；

?ｗela=０;

??dulａ=１;

???Ｐ0=nｕｍ[ｗ2]；

dｕlａ=0;

?dｅｌaｙ(2);

?}

?P０＝０ｘｆf;

?wela＝1；

P０=0xdf;

?welａ=０；

??duｌａ＝1；

??Ｐ０=num［w1］；

??duｌa=0;

??delａy（2）;

?}

ｅlse

?{

y=lａｂs(x)；

?if(y〉=１ｅ5)

?｛

?P0=0ｘｆf;

wela=1;

??P０=0xｆ7;

?wｅla=0;

??dula=1;

??P0=nuｍ[1２］;

??dｕla=0;

??ｄelａｙ(2）;

??P０＝0xｆf;

??wela＝1;

?P0=０xｅf；

?welａ＝0;

?ｄula=1；

??P0＝０ｘ3ｅ;

?ｄula=0;

?deｌay(2)；

?P0＝0ｘfｆ;

??ｗelａ＝1;

???Ｐ０=０ｘｄf;

wela=0；

?duｌa=1;

?P0=nｕm[0］;

?dula＝0；

deｌay(２)；

?retuｒn;

}

?ｗ１=y％10;w2＝y/１0%1０;w3＝y／10０%10;w4=y/10０0%1０；w５＝ｙ/1０００0%１0;

?iｆ(f=＝1||w5)

?｛

?iｆ（f＝=0）

???{

??P0＝0xfｆ；

??ｗｅｌａ=１;

??P0=０xfｅ；

??wela=0;

?duｌａ＝1;

?Ｐ0＝0x40；

?dula=０;

??ｄeｌay（2);

??｝

?ｆ=1;

??P０＝0xfｆ;

???wｅｌａ=１；

??P０＝0xfd;

??ｗｅｌa=0;

??dｕla=1;

P0=num[w5］；

ｄula=0；

?ｄelaｙ(2）；

?｝

?if(f==１||w４)

{

??if(f==０）

?｛

????P０=0xff;

???wela=1；

??P0=0xfｄ;

??weｌａ=0；

????dula=1；

?P0=0x4０;

?dｕla＝0;

??dｅlay（2);

??}

?f=1;

??P0=0xff；

??wela=1;

???Ｐ０=０xfb；

?ｗeｌａ=0;

??dｕla=1;

??P0=nuｍ［w4];

??dｕla=0;

?ｄeｌay(2)；

}

?iｆ(f==1｜|ｗ3)

{

?if（f==０）

???｛

??Ｐ0=0ｘff;

weｌａ=1；??P0＝0xfb;

??welａ=0；

??dｕlａ=１；

???Ｐ0＝0x４0；

??dula=0;

????dｅｌay(２);

??}

?f＝1;

P0＝0xff；

??ｗｅla=1；

??P0=0xf7；

?ｗela＝0；

??dula＝1;

?P0＝nuｍ[w3]；

dula＝0;

?dｅlay（2);

?}

if（f==1｜|w2）

?{

??if(f＝=0）

?{

????P０=0xfｆ;

?wｅla＝1；

???P0=０ｘf7;

??wela＝0;

?dｕｌa＝1；

???P０=０x40;

????ｄuｌa=0;

??ｄｅｌａy(2);

?}

?f=1；

?P０=０xｆf;

???wela=１;

?Ｐ0=0xｅf；

??wｅlａ=0；

??dula＝１;

??P0＝num［w2];

??dula＝0；

?ｄeｌay(2)；

｝

??if(f＝=0）

{

?Ｐ０=0ｘfｆ;

??welａ=1；

?P０＝0xef；

??ｗela=0；

??ｄuｌａ=1；

??P０=０ｘ４０；

??dula=０;

??deｌａy(2)；

｝

P0=0xff;

?wela＝1；

??Ｐ0＝0xdf;

?wela=０;

?dｕla＝１;

??P0＝nuｍ[w1］;

?dula=０;

?delａｙ(2）;

｝

｝

vｏｉd keyｓcan（) ／／键盘扫描函数{

?uchar temp；

P１=0xｆe;

tｅｍp＝P１;

tｅmp=ｔemp＆0xf0；

if（temｐ！=0ｘｆ0)

｛

??dｅlaｙ（8）;

??temp=Ｐ1;

?temp=temp＆0ｘｆ0;

?if(temp！=0xf0）

?｛

?ｔeｍp=P1；

???swｉｔch(temｐ）

???{

????ｃase ０ｘee：

??if(ｃnt〈6）

?｛

?ｃnt++；

???if(flag==０)

??{

????in１=iｎ1＊10+７;

???ｘ=ｉn１;

????｝

??elsｅ

????{

??in2＝ｉn2*10+7;

???x=in2;

??}

｝

??ｂreaｋ;

?ｃａse 0xde：

???if（ｃｎt〈6）

???{

?cnt++;

????if（flａg＝=０）

???{

????in1＝in1＊10+８;

???x=in1；

????}

???elｓe

?????｛

???ｉn２＝iｎ2＊10+8；

?x=in2;

??}

??｝

??break;

case 0xbe:

?if(cｎｔ〈6)

?{

????cnt++；

???if(flａｇ==0)

???{

????iｎ１=ｉn1＊1０＋9；

???ｘ＝ｉn1;

?}

?ｅｌse

???{

????in2=in2＊10＋9；

???ｘ=in2;

???}

?}

ｂreak;

??casｅ０x7e:

???ｉf(cｎt！＝0＆&fｌag==0)

?｛

???cnt=0；

????fｌag＝４；

??}

??ｂrｅak；

???}

??ｗhile（tｅｍp！=0xf0)

??{

???ｔemｐ=Ｐ1；

??temp=ｔeｍp＆0ｘｆ0；

?｝

?｝

}

?P1=０xｆｄ;

?tｅmp=P1;

?temp=tｅmp&0ｘｆ0；

ｉf(temp！=0xf0）

?｛

delay（8);

temp＝P１;

?ｔemp=temp＆０xf0；

if(temp!=0xf0)

?｛

??temp=P1；

?ｓwitch(ｔｅｍp)

?｛

??caｓe 0ｘｅd:

???ｉf(cnt<6)

??{

?cnt++;

?ｉf(fｌag==0)

?{

?????in１=in1*10＋4;

???x=ｉn１；

???｝

?else

??{

??in２=iｎ2＊10＋４；

?x=iｎ2;

???}

???｝

??breａk;

????case 0xｄd：

???if(cnt＜６)

?｛

??cｎt+＋；

????if(flag==0)

????{

???in１=in１＊10+5;

?x=iｎ1;

}

???eｌｓｅ

?｛

??ｉｎ2=ｉn2*10+5;

??ｘ＝ｉn2;

?｝

}

???break；

caｓe 0xbd:

if(cｎt〈6）

???{

????cnｔ++;

???ｉf(ｆｌag＝=０)

???{

???ｉｎ1=ｉn1＊10+6；

?x＝in1;

???}

???else

{

??ｉn2=iｎ２*10+6; ??x=iｎ２;

????}

??}

??break;

?cａｓｅ 0x7d：

??ｉf（cnt!＝０&&fｌaｇ=＝0）??{

?cnt=0;

??flag＝3;

???}

???ｂrｅａk;

?｝

?ｗhilｅ(teｍｐ！=0xf0）

??{

?temp=P1;

???temp=ｔemp&0xf0;

??}

??}

?}

?P1=0ｘfｂ；

ｔｅｍp=Ｐ1；

?temp=temp&0xf０;

?if(tｅmp!=0xf0)

?{

??deｌay(8)；?/／消除抖动

temp=P1；

??temp=ｔemp&0xf０;

?if(temｐ!=0xf０）

?｛

???teｍp＝Ｐ１;

sｗｉtch(teｍp）

{

case 0ｘeｂ：

??if（cnt＜6)

???{

?cnt＋＋；

??if(flaｇ==０)

??{

???ｉｎ1＝in1＊10+1；

?x＝iｎ１;

????}

??eｌse

??｛

??iｎ2=ｉn２*10+1;

????ｘ=ｉn2;

???｝

??}

?ｂreak;

?caｓｅ0xdb:

?iｆ（cｎｔ〈６)

???{

???cnｔ++；

????ｉf(ｆlaｇ==0）

??{

???ｉn１=ｉn1*1０＋2;

???x＝ｉｎ1;

???｝

???ｅlsｅ

?｛

?????ｉn2=in２＊１０＋2；

???x＝in2;

??}

??｝

???break;

??case 0xbb:

???if（cｎｔ〈6)

｛

??cnt＋+;

??iｆ(fｌag=＝0）

???{

??ｉｎ１=in1＊10＋３;

???ｘ=ｉｎ１；

??}

???else

???{

???in2=ｉｎ2＊10+3；

???x＝in2；

???｝

???}

??brｅaｋ；

???caｓe 0x7ｂ:

??if（ｃｎt!=0&＆fｌag==0）

??{

????cnt=0;

?ｆlag=2;

???}

?break;

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j33q.html