基于AT89C51單片機簡易計算器的設計說明

1、微機原理與單片機課程設計課程設計報告基于51單片機的簡易計算器設計學生卓國煥（）專業(yè)電子信息工程所在班級1141學號 6指導老師歐觸靈日期2016.10.312016.11.4一、設計目的 單片機的出現(xiàn)是計算機制造技術高速發(fā)展的產物，它是嵌入式控制系統(tǒng)的核心，如今，它已廣泛的應用到我們生活的各個領域，電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。本設計是基于51系列單片機來進行的簡單數(shù)字計算器設計，可以完成計算器的鍵盤輸入，進行加、減、乘、除六位整數(shù)數(shù)圍的基本四則運算，并在LED上顯示相應的結果。軟件方面使用C語言編程，并用PROTUES仿真。二、總體設計與功能介紹根據(jù)功能和指標要求，本系統(tǒng)選用MCS-51

2、系列單片機為主控機，實現(xiàn)對計算器的設計。具體設計與功能如下：（1）由于要設計的是簡單的計算器，可以進行四則運算，為了得到較好的顯示效果，采用LED 顯示數(shù)據(jù)和結果。（2）另外鍵盤包括數(shù)字鍵（09）、符號鍵（+、-、×、÷）、清除鍵和等號鍵，故只需要16 個按鍵即可，設計中采用集成的計算鍵盤。（3）執(zhí)行過程：開機顯示零，等待鍵入數(shù)值，當鍵入數(shù)字，通過LED顯示出來，當鍵入+、-、*、/運算符，計算器在部執(zhí)行數(shù)值轉換和存儲，并等待再次鍵入數(shù)值，當再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會在LED上輸出運算結果。（4）錯誤提示：當計算器執(zhí)行過程中有錯誤時，會在LED上顯示相應的提示

3、,如：當輸入的數(shù)值或計算得到的結果大于計算器的表示圍時，計算器會在LED上顯示“CUO”,提示溢出。三、系統(tǒng)模塊組成框圖：輸入模塊51單片機運算模塊LED顯示模塊二、硬件設計（一）、總體硬件設計本設計選用AT89C51單片機為主控單元。顯示部分：采用LED動態(tài)顯示。按鍵部分：采用4*4集成計算鍵盤；總電路圖：（1） 4×4集成計算鍵盤 集成計算鍵盤本質上是4×4矩陣鍵盤，矩陣鍵盤采用四條I/O 線作為行線，四條I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為4×4個。這種行列式鍵盤結構能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O 口的

4、利用率。矩陣鍵盤的工作原理：計算器的鍵盤布局如圖2所示：一般有16個鍵組成，在單片機中正好可以用一個P口實現(xiàn)16個按鍵功能，這種形式在單片機系統(tǒng)中也最常用。矩陣鍵盤部電路圖如圖所示：（三）、LED顯示模塊如圖本設計采用LED共陰數(shù)碼管來顯示輸出數(shù)據(jù)。共陰數(shù)碼管的每一位都是公共的陰極，只有輸入低電平的時候才有可能被點亮，所以位選的時候被選中的位必須是低電平。本設計采用兩個74HC573鎖存器來驅動數(shù)碼管，引腳如上圖所示。74HC573-1是控制段選的，74HC573-2是控制位選的，P2.6和P2.7端口是鎖存使能位，置高電平時鎖存器透明（即輸入和輸出一樣），置低電平時鎖存。74HC573的八個

5、鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當使能（G）為高時，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅動器和工作寄存器。HC573引腳功能： 引腳號 符號 名稱與功能1 OE 3態(tài)輸出使能輸入（低電平）2-9 D0 - D7 數(shù)據(jù)輸入12-19Q0 - Q7 3態(tài)鎖存輸出11 LE 鎖存使能輸入10 GND 接地(0V)20 VCC 電源電壓（四）運算

6、模塊（51單片機控制）51 單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器和多功能I/O等一臺計算機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、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)與特殊功能寄存器（SFR）。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，通過使用單片機編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以與高可靠性！因此我們采用單片機作為計算器的主要功能部件，可以很快地實現(xiàn)運算功能。單片機最小系統(tǒng)復位時單片機的初始化操作，只要

7、給RST引腳加上兩個機器周期以上的高電平信號，就可以使STC89C51單片機復位。本次采用的是12M晶振，按鈕復位電路。三、軟件設計現(xiàn)實生活中人們熟知的計算器，其功能主要如下：1、 鍵盤輸入；2、 數(shù)值顯示；3、 加、減、乘、除四則運算；針對上述功能，計算器軟件程序要完成以下程序的設計：1、 鍵盤輸入檢測程序2、 LED顯示程序3、 算術運算程序1、程序流程圖系統(tǒng)總流程圖開始初始化參數(shù)初始化LED顯示有鍵輸入？讀取鍵碼LED顯示數(shù)字鍵清零鍵功能鍵狀態(tài)清零輸入數(shù)值數(shù)值送顯示緩沖YN等待數(shù)值輸入結果送顯示緩沖根據(jù)上次功能鍵和輸入的數(shù)據(jù)計算結果本次功能鍵？等待數(shù)值輸入結果送顯示緩沖等待數(shù)值輸入結果送

8、顯示緩沖算術運算程序流程圖開始運算符是？加乘減除運算結果溢出？錯誤信息送顯示緩沖數(shù)值送顯示緩沖YYN2、程序清單#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit wela=P27; /定義端口sbit dula=P26;long in1,in2,out,x;intt,i,flag;uchar code num=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,

9、0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /LED顯示字模，共陰void delay(uint xms) /延時函數(shù)uint j;for(i=xms;i>0;i-)for(j=114;j>0;j-);void display() /顯示函數(shù)聲明uchar w1,w2,w3,w4,w5,w6,f=0;long y;if(x>=0) /顯示六位計時數(shù)if(x>=1e6)P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=num12;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xef

10、;wela=0;dula=1;P0=0x3e;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=num0;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=numw6;dula=0;delay(2);if(f=1|w5)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xfd;wela=0;

11、dula=1;P0=numw5;dula=0;delay(2);if(f=1|w4)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xfb;wela=0;dula=1;P0=numw4;dula=0;delay(2);if(f=1|w3)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=numw3;dula=0;delay(2);if(f=1|w2)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xef;wela=0;dula=1;P0=numw2;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=

12、numw1;dula=0;delay(2);elsey=labs(x);if(y>=1e5)P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=num12;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=num0;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

13、(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=numw5;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=numw4;dula=0;delay(2);if(f=1|w3)if(f

14、=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=numw3;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=numw2;dula=0;delay(2);if(f=0)P0=0xff;wela=1;P0=0

15、xef;wela=0;dula=1;P0=0x40;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=numw1;dula=0;delay(2);void keyscan() /鍵盤掃描函數(shù)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

16、*10+7;x=in1;elsein2=in2*10+7;x=in2;break;case 0xde:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+8;x=in1;elsein2=in2*10+8;x=in2;break;case 0xbe:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+9;x=in1;elsein2=in2*10+9;x=in2;break;case 0x7e:if(cnt!=0&&flag=0)cnt=0;flag=4;break;while(temp!=0xf0)temp=P1;temp=temp

17、&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;elsein2=in2*10+4;x=in2;break;case 0xdd:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+5;x=in1;elsein2=in2*10+5;x=in2;break;

18、case 0xbd:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+6;x=in1;elsein2=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);/消除抖動temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)temp=P1;swi

19、tch(temp)case 0xeb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+1;x=in1;elsein2=in2*10+1;x=in2;break;case 0xdb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+2;x=in1;elsein2=in2*10+2;x=in2;break;case 0xbb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+3;x=in1;elsein2=in2*10+3;x=in2;break;case 0x7b:if(cnt!=0&&flag=0)

20、cnt=0;flag=2;break;while(temp!=0xf0) temp=P1;temp=temp&0xf0; P1=0xf7;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)delay(8);temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) /證明有鍵按下,if語句是為了讓鍵盤松開temp=P1;switch(temp)case 0xe7:cnt=0;in1=0;in2=0;out=0;flag=0;x=0;break;case 0xd7:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1

21、*10+0;x=in1;elsein2=in2*10+0;x=in2;break;case 0xb7: /如果得到符號位switch(flag)case 1:out=in1+in2;/加break;case 2:out=in1-in2;/減break;case 3:out=in1*in2;/乘break;case 4:if(in2)out=in1/in2;/除break;x=out;in1=0;in2=0;cnt=0;flag=0;break;case 0x77:if(cnt!=0&&flag=0)cnt=0;flag=1;break;while(temp!=0xf0) /等待按鍵松開temp=P1;temp=temp&0xf0; void