基于51單片機(jī)的簡易計(jì)算器設(shè)計(jì)

1、2013 - 2014 學(xué)年_ _學(xué)期山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 基于51單片機(jī)的簡易計(jì)算器設(shè)計(jì)2013年12 月 27 日一、實(shí)驗(yàn)摘要通過對51單片機(jī)匯編指令、STC89C52RC單片機(jī)片上各功能模塊、> 用外部可編程芯片的學(xué)習(xí)和應(yīng)用訓(xùn)練， 進(jìn)一步熟悉51單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)， 串行總線接口程序設(shè)計(jì)以及外部可編程芯片的使用方法。學(xué)習(xí)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫方法。、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、基于STC89C52RC單片機(jī)設(shè)計(jì)制作簡易計(jì)算器，能完成絕對值小于 100的有符號整數(shù)的加減乘除四則運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果均保留小數(shù)點(diǎn)后一位。2、要求有加、減、乘、除、負(fù)號、歸零、等號鍵。3、

2、利用6位LED顯示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果，顯示運(yùn)算結(jié)果超限 提示，消隱未使用位。4、鼓勵(lì)進(jìn)行探索?？稍诹私鈱?shí)驗(yàn)室器材并能實(shí)現(xiàn)題目基本要求的情況 下，對題目進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)三、實(shí)驗(yàn)場地及儀器、設(shè)備和材料：1、實(shí)驗(yàn)場地：J11-3242、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料：PC兼容機(jī)一臺、80C52單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱一臺、2*8 鍵盤一個(gè)、6個(gè)共陽極的數(shù)碼管、連線若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用 MCS-51系列單片機(jī)為主控機(jī)。通過 擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算器的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)如下：(1)由于要設(shè)計(jì)的是簡單的計(jì)算器，可以進(jìn)行四則運(yùn)算，為了得到較好的 顯示效果，采用LED顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果

3、。(2)另外鍵盤包括數(shù)字鍵(09)、符號鍵(+、-、又與、清除鍵和等 號鍵，故只需要16個(gè)按鍵即可，設(shè)計(jì)中采用集成的計(jì)算鍵盤。(3)執(zhí)行過程：開機(jī)顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過 LED顯示 出來，當(dāng)鍵入+、-、*、/運(yùn)算符，計(jì)算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲，并等 待再次鍵入數(shù)值，當(dāng)再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會(huì)在LED上輸出運(yùn)算結(jié)果。系統(tǒng)模塊圖：圖1系統(tǒng)方案圖2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）、總體硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用AT89C5彈片機(jī)為主控單元。顯示部分：采用六位LED動(dòng) 態(tài)數(shù)碼管顯示。按鍵部分：采用 2*8鍵盤；利用2*8的鍵盤掃描子程序，讀 取輸入的鍵值。（二）、鍵盤接口電路計(jì)算器輸入數(shù)字

4、和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨(dú)立按鍵的方式，在這種情況下，編程會(huì)很簡單，但是會(huì)占用大量的 I/O 口資源，因此 在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用 兩條I/O線作為行線，八條I/O線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個(gè) 交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為 2X 8個(gè)。這種行列式鍵 盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O 口的利用率。矩陣鍵盤的工作原理：計(jì)算器的鍵盤布局如圖2所示：一般有16個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中正好可 以用一個(gè)P口和另一個(gè)P口的兩個(gè)管腳實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這種形式在單片機(jī) 系統(tǒng)中也最常用。矩陣鍵盤布局圖：矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖如下圖

5、所示：（四）運(yùn)算模塊（單片機(jī)控制）MCS-51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU RAM ROM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 和多功能I/O等一臺計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由 如下功能部件組成，即微處理器（CPU、數(shù)據(jù)存儲器（RAM、程序存儲器 （ROM/EPROM并行I/O 口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功 能寄存器（SFR 。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功 能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，通過使用單片機(jī)編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高 智能，高效率，以及高可靠性！因此我們采用單片機(jī)作為計(jì)算器的主要功能 部件，可以很快地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能。3、實(shí)驗(yàn)步驟 總流程

6、圖：LED顯示詳細(xì)算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì)流程圖:加乘降夠藪值送顯示緩沖五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄經(jīng)過反復(fù)測試調(diào)整，該計(jì)算器可簡單進(jìn)行 100以內(nèi)的加減乘除計(jì)算，以及清零功 能，結(jié)果能保留小數(shù)點(diǎn)后一位，能顯示計(jì)算結(jié)果的正負(fù)，完成了實(shí)驗(yàn)要求。測試結(jié)果記錄：加法運(yùn)算：15+23=382、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)及觀察結(jié)果的分析與討論：該實(shí)驗(yàn)達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的基本要求，但是需要改進(jìn)和提高的還有很多，設(shè)計(jì)的計(jì)算器能 進(jìn)行100以內(nèi)的加減乘除計(jì)算，以及清零功能，結(jié)果能保留小數(shù)點(diǎn)后一位，能顯示計(jì)算 結(jié)果的正負(fù)，但是只能進(jìn)行兩個(gè)操作數(shù)的操作，而不能進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，比如連加、連乘, 并且不能進(jìn)行有符號數(shù)的計(jì)算，即輸入的

7、兩個(gè)操作數(shù)必須是正號的，也不能輸入帶小數(shù) 點(diǎn)的操作數(shù)，對此，我會(huì)課下繼續(xù)對它進(jìn)行研究改進(jìn)，爭取做出具有更多功能的更先進(jìn) 的計(jì)算器。3、關(guān)鍵點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程中由于對單片機(jī)的了解的不徹底，想法太簡單遇到了很多的阻礙，開始 只是簡單的覺得只有顯示和鍵盤這兩個(gè)模塊不了解，很難弄，其余的部分只是簡單的加 減乘除，幾句簡單程序就行，結(jié)果后來在四位數(shù)的顯示上出了問題，跟本就不是簡單的 結(jié)果除以1000得出千位，于是又重新編制計(jì)算部分，后來在同學(xué)的幫助下做出了覺得 很正確的程序，不過試驗(yàn)還是失敗，最后從頭重來，一步步研究，一步步計(jì)算，終于顯 示出了正確結(jié)果，該程序的邏輯性很強(qiáng)，每個(gè)細(xì)節(jié)都要考慮到，需要一遍遍測試顯

8、示結(jié) 果，知道得出最終正確的答案。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐 能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出

9、結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編 程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格 的 應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。七、指導(dǎo)老師評語及得分:簽名：年 月 日附件:源程序等。YSEQU20H；第一個(gè)數(shù)十位JFEQU26H；結(jié)果負(fù)號位YGEQU21H；第一個(gè)數(shù)個(gè)位JQEQU27H；結(jié)果千位ERSEQU22H；第二個(gè)數(shù)十位JBAEQU28H；結(jié)果白位EGEQU23H；第二個(gè)數(shù)個(gè)位JSEQU29H；

10、結(jié)果十位YIEQU24HJGEQU30H；結(jié)果個(gè)位EREQU25HJXEQU31H；結(jié)果小數(shù)位MAIN: MOV20H,#00HONE31: MOV R5,A ;R5 為符號位,MOV21H,#00H減或乘或除MOV22H,#00HONE4: ACALL XS2MOV23H,#00HACALL KEYSCANMOV24H,#00HJB PSW.5,ONE4MOV25H,#00HCJNE A,#11,ONE44MOV26H,#0C0HSJMP MAINMOV27H,#00HONE44:CJNE A,#10,ONE45MOV28H,#00HSJMP ONE4MOV29H,#00HONE45:JNC

11、 ONE4MOV30H,#00HMOV 23H,AMOV31H,#00HACALL DELAYMOV32H,#00HONE5: ACALL XS4ONE1: CLR CACALLKEYSCANACALL KEYSCANJB PSW.5,ONE5JB PSW.5,ONE1CJNE A,#11,ONE55CJNEA,#11,ONE11LJMP MAINSJMP MAINONE55:CJNE A,#10,ONE56ONE11:CJNEA,#10,ONE12SJMP ONE66SJMP ONE1ONE56:JNC ONE5ONE12:JNCONE1MOV 22H,23HMOV21H,AMOV 23H,

12、AORGONE30:JC ONE30000HACALL DELAYACALL DELAY表不加或EQU 32HSJMP ONE3JG1ONE2: ACALL XS1ACALL KEYSCANONE6: ACALL XS5JB PSW.5,ONE2CJNE A,#11,ONE22SJMP MAINONE22:CJNE A,#10,ONE23SJMP ONE2ONE23:JNC ONE31MOV 20H,21HMOV 21H,AACALL DELAYJB PSW.5,ONE6 CJNE A,#11,ONE66 LJMP MAINONE66:CJNE A,#10,ONE6 ACALL GNONE61

13、:ACALL KEYSCAN JB PSW.5,ONE60 LJMP MAINONE60:ACALL XS3ACALL KEYSCANONE3: ACALL XS2 ACALL KEYSCAN JB PSW.5,ONE3 CJNE A,#11,ONE33 SJMP MAINONE33:CJNE A,#10,ONE30ACALL DELAYACALL XS1SJMP ONE61KEYSCAN:LCALL KAP ;掃描鍵子程序JNZ KP1SETBPSW.5 ;置無鍵標(biāo)志RETKP1:LCALL DELY ;去抖LCALL KAP;再次掃描鍵盤JNZ KP2;轉(zhuǎn)識鍵碼程序SETBPSW.5 ;置

14、無鍵標(biāo)志RETRET.* ;KP2:CLRPSW.5;置有鍵操作標(biāo)志*計(jì)算加減乘除MOVR0,#0FEH;逐歹U掃描初始值GN: MOV A,20HMOVR4,#00H;0列加數(shù)MOV B,#10KP4:MUL ABMOVA,R0ADD A,21HMOVP0,A;送列掃描仿號MOV 24H,AMOVA,P2;回讀行信號；*得至個(gè)數(shù)JBACC.0,L1 ;不是A行，轉(zhuǎn)第二行MOV A,22HMOVA,#00H ;是 A行，行嗎=0MOV B,#10AJMPKP5MUL ABL1:JBACC.1,NEXT ;不是第二行，轉(zhuǎn)下一ADD A,23H列MOV 25H,AMOVA,#08H ;是第二行，行

15、碼二8；*得至 ij第二個(gè)數(shù)AJMPKP5MOV A,R5KP5:ADDA,R4;對應(yīng)的行碼+對應(yīng)的列碼=J0: CJNE A,#12,J1鍵碼SJMP JIAPUSHACC ;保護(hù)已經(jīng)得到的鍵碼LJMP XS3KP3:LCALLDELYRETLCALLKAP ；繼續(xù)掃描J1: CJNE A,#13,J2JNZKP3 ；A 值小等丁 0,表小手未SJMP JIAN松開！LJMP XS3POPACC ；A值等于0,手已經(jīng)松開，RET彈回鍵碼！J2: CJNE A,#14,J3RETSJMP CHENGNEXT:INCR4；下一列列碼加1LJMP XS3MOVA,R0RETJNBACC.7,KEY

16、SCAN;列到最后列J3: LJMP CHU了嗎？LJMP XS3RLARETMOVR0,A；下一列JIA: MOV A,24HAJMPKP4；掃而F 一列ADD A,25HKAP:MOVA,#00H;全掃描字（列）MOV JG1,AMOVP0,A；送全掃描字LJMP AAAAMOVA,P2；回讀行信息RETCPLAJIAN:MOV A,24HANLA,#0FH;得到 A 值,=0,CLR C無鍵；*0,有鍵SUBB A,25HRETMOV JG1,ADELY:MOVR6,#14H;去抖！JNC JIAN1DL:MOVR7,#0FFHMOV JF,#0BFHDJNZR7,$MOV A,#255

17、DJNZR6,DLCLR CSUBB A,32HINC AMOV JG1,AJIAN1: LJMP AAAARETCHENG:CLR C ；個(gè)位與個(gè)位相乘MOV A,21HMOV B,23HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JG,BMOV JS,AMOV A,20H;十位與個(gè)位相乘MOV B,23HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JBA,AMOV A,BADDC A,JSCJNE A,#10,CH1SJMP CH2CH1: JC CH3CH2: CLR CSUBB A,#10MOV JS,AMOV A,JBAINC AMOV JBA,ASJMP CH4CH3:

18、 MOV JS,ACH4: MOV A,22H;個(gè)位與十位相乘MOV B,21HMUL ABMOV B,#10DIV ABADDC A,JBAMOV JBA,AMOV A,BADDC A,JSCJNE A,#10,CH5SJMP CH6CH5:JC CH7CH6:CLR CSUBB A,#10MOV JS,AMOV A,JBAINC AMOV JBA,ASJMP CH8CH7: MOVJS,ACH8: MOV A,20H;十位與十位相乘MOV B,22HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JQ,AMOV A,BADDC A,JBACJNE A,#10,CH9SJMP CH10CH

19、9: JC CH11CH10:CLR CSUBB A,#10MOV JBA,AMOV A,JQINC AMOV JQ,ASJMP CH12CH11:MOV JBA,ACH12:RETCHU: MOV A,24HMOV B,25HDIV ABMOV JG1,AMOV A,B ;余數(shù)MOV B,#10MUL ABMOV B,25HDIV ABMOV JX,A;小數(shù)SJMP AAAARETAAAA:MOV A,JG1MOV B,#10DIV ABMOV JG,B;得到JG1個(gè)位MOV B,#10MOVA,23HDIV ABMOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV JS,B彳導(dǎo)至U JG1十位MOVP0

20、,#20HMOV JBA ,A;得到JG1百位MOVDPTR,#TABRETMOVCA,A+DPTR;查出字形代碼.* ;MOVP1,A;送個(gè)位XS1: MOVA,21HMOV P1,#0FFH洪陽火他ACALLRETDELAYMOV P0,#20H* ;MOV DPTR,#TABXS3: MOVP1,#0FFH;共陽火碼MOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOVP0,#01H;送位控佶號MOV P1,A；送個(gè)位MOVA,JFACALLDELAYMOVP1,A;送負(fù)號位RETACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息XS2: MOV A,20H ;顯示輸入的第一個(gè)數(shù)MOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV P1,#0FFH洪陽火他MOV P0,#02HMOV P0,#10H;送位控佶號MOVA,JQMOV DPTR,#TABMOVDPTR,#TABMOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOV P1,A;0 位MOVP1,A ;送千位ACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息ACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息MOV A,21HMOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV P1,#0FFH洪陽火他MOVP0,#04HMOV P0,#20HMOVA,JBAMOV DPTR,#TABMOVDPTR,#TABMOVCA,A+D