AT89C51單片機(jī)C實(shí)現(xiàn)簡易計(jì)算器

1、AT89C51單片機(jī)簡易計(jì)算器的設(shè)計(jì)一、總體設(shè)計(jì)根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用MCS-5保列單片機(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(duì)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LCD顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。(2)另外鍵盤包括數(shù)字鍵(09)、符號(hào)鍵(+、-、X、+)、清除鍵和等號(hào)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LC也示出來，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(chǔ)，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(hào)就會(huì)在LCD

2、t輸出運(yùn)算結(jié)果。(4)錯(cuò)誤提示：當(dāng)計(jì)算器執(zhí)行過程中有錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)在LCDt顯示相應(yīng)的提示，如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計(jì)算得到的結(jié)果大于計(jì)算器的表示范圍時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCDt提示溢出；當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示錯(cuò)誤。系統(tǒng)模塊圖：單片機(jī)輸入模塊圖1系統(tǒng)方案圖二、硬件設(shè)計(jì)（一）、總體硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用AT89C51單片機(jī)為主控單元。顯示部分：采用LCD靜態(tài)顯示。按鍵部分：采用4*4鍵盤；利用MM74C9224*4的鍵盤掃描IC,讀取輸入的鍵值?？傮w設(shè)計(jì)效果如下圖：9CTM2RSTPfl用IMI PD.ZZ<E 國如3 FOHl蜀5 用配鬼K Pi) T 的F2 M用R gFi.JJAiOPi.

3、,!AII*LE2 閩NT目Fi.-SJAiSPi.fl.'AJ4*z.spinpi jP5 liTiDPIN力.3：lUPI i戶文IEPI 4P 4-TlPL?P- VPPI0空白®KPI 7ra.?.ra5盧修賓|HX。目口圖U3,fi74HCM（二）、鍵盤接口電路計(jì)算器輸入數(shù)字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(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

4、為4X4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。圖2矩陣鍵盤布局圖矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖如圖3所示:為了進(jìn)一步節(jié)省單片機(jī)I/O口資源，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中使用了MM74C92芯片。MM74C92是一款4*4鍵盤掃描IC,它可檢測到與之相連的4*4鍵盤的按鍵輸入，并通過數(shù)據(jù)輸出口將按鍵相應(yīng)的編碼輸出。其引腳圖如圖4所示：圖4MM94C22硬件圖MM74C922卿說明：Y1Y4（腳1腳4）:44鍵盤第一列至第四。X1X4（腳11、10、8、

5、7）:44鍵盤第一行至第四行。DOADOD（DataoutAD,腳1417）:按鍵之BC網(wǎng)輸出，其中DOMLSRDO西MSBVCC（腳18）:電源腳，+3V+15Vab126計(jì)算公式大全GND（腳9）:接地管腳。新藝圖庫（6）OSC（Oscillator,腳5）:鍵盤掃描電路之頻率所需外加電容的連引腳。KBM(KeyboardMask,腳6):內(nèi)部消除開關(guān)彈跳電路所外加電容的引腳。OE(OutputEnable,腳13):芯片致能腳，接低電位可使芯片致能。(9)DA(DataAvailable,腳12):數(shù)據(jù)有效輸出腳。任一按鍵按下時(shí)，此腳位會(huì)輸出高電位，按鍵釋放后此腳又會(huì)恢復(fù)為低電位。MM7

6、4C92對(duì)各按鍵的響應(yīng)如下表所示：TruthTables(Pins0through11)SwitchPosition0Y1,X11n,x22Y1,X33Y1,X44Y2PX1S¥2,總6Y2rX37Y2.X4sY3,X19¥3rX210V3,X311Y3,X4DAA010101010101T600I100110011AC00fl111100DQ0D0000a0001111UE(Note1)T00D0D0O00000Pins12through19)SwitchPosition12Y4PX11314¥4,X315Y4,X416¥6(Note1)rX117Y6

7、(Note1),X218Y5|Nate1),X319reiNte1),X4AA0101Q1a1T00D1I001IAC111I00000D11110000UE(Note1)D00I11ITNate"IM川飾J如下圖5所示，在本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器輸入鍵盤的4條行線、列線分別連接到MM74C92的X1-X4、Y1-Y4弓|腳，MM74C92的數(shù)據(jù)輸出口與單片機(jī)的P2口相連，MM74C92的DA引腳經(jīng)過一個(gè)非門連接到單片機(jī)的/INT0腳，當(dāng)MM74C92蹌測到鍵盤輸入時(shí)，DA產(chǎn)生高電平，與之相連的/INTO檢測到低電平，給單片機(jī)一個(gè)中斷，單片機(jī)從P2口的低四位讀入鍵盤上按下的鍵的值。r - -

8、flniu1nii"""圖5鍵盤接口電路圖（三）、LCD顯示模塊本設(shè)計(jì)采用LCD夜晶顯示器來顯示輸出數(shù)據(jù)。通過D0-D7引腳向LCg指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使LC陵現(xiàn)不同的功能或顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。LCO1:回科： ''TEKT>'"圖6LCD模塊（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CPURAMROM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O等一臺(tái)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(chǔ)器（RAM、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷

9、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。三、軟件設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)生活中人們熟知的計(jì)算器，其功能主要如下：1、鍵盤輸入；2、數(shù)值顯示；3、力口、減、乘、除四則運(yùn)算；4、對(duì)錯(cuò)誤的控制及提示；針對(duì)上述功能，計(jì)算器軟件程序要完成以下模塊的設(shè)計(jì):1、 鍵盤輸入檢測模塊2、 LCLfi示模塊；3、 算術(shù)運(yùn)算模塊4、 錯(cuò)誤處理及提示模塊。系統(tǒng)總流程圖分塊程序設(shè)計(jì)1、 鍵盤輸入檢測程序設(shè)計(jì)有鍵按下時(shí)，單片機(jī)

10、響應(yīng)外部中斷0,轉(zhuǎn)入外部中斷0中斷處理函數(shù),在中斷處理函數(shù)中完成對(duì)按鍵的判斷，以進(jìn)行下一步的程序處理。/*外部中斷0處理函數(shù)*/voidINT_0(void)interrupt0using0key=translate(P2&0x0f);if(key<='9'&&key>"')/判斷按下的鍵是否為數(shù)值num=num*10+(key-'0');if(operators。)y=num;iny=1;elsex=num;if(num<134217728&&num>-134217728)/當(dāng)前

11、數(shù)值是否超出限定范圍display(num);elsedataoverflow();elseswitch(key)case'c':x=0;y=0;num=0;iny=0;operators=0;display(num);break;case'=':arithmetic。；iny=0;operators=0;num=0;break;case'+':if(operators)arithmetic。；operators=1;num=0;break;case'-'if(operators)arithmetic。；operators=2;n

12、um=0;break;caseif(operators)arithmetic。；operators=3;num=0;break;case'/'if(operators)arithmetic。；operators=4;num=0;break;2、 LCD顯示程序設(shè)計(jì)利用LC麗態(tài)顯示，通過程序向LCDlf指令字或數(shù)據(jù)使LC晾成不同功能或顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。/*LCD初始化函數(shù)*/voidinit_LCM()write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x38);write_com(0x08);write_com(0x

13、01);write_com(0x06);write_com(0x0e);/*LCD寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/voidwrite_data(charddata)RS=1;/*寫指令*/R_W=0;EN=1;/*使能信號(hào)開*/P1=ddata;/*將數(shù)據(jù)送入pl口*/EN=0;/*使能信號(hào)關(guān)*/check_BF();/*LCD寫指令函數(shù)*/voidwrite_com(charcommand)RS=0;/*寫指令*/R_W=0;EN=1;/*使能信號(hào)開*/P1=command/*將數(shù)據(jù)送入p1口*/EN=0;/*使能信號(hào)關(guān)*/check_BF();/*LCD檢查忙碌函數(shù)*/voidcheck_BF()chari

14、,x=0x80;P1=0xff;while(x&0x80)RS=0;R_W=1;EN=1;x=P1;EN=0;for(i=0;i<10;i+);EN=0;/*關(guān)閉使能信號(hào)*/*LCD清屏函數(shù)*/voidclearLCD()write_com(0x01);/*LCD顯示函數(shù)*/voiddisplay(longa)longtemp,b,c=-1;intlenth=1,i,j;clearLCD();if(a<0)a=a*c;write_data('-');temp=a;while(temp=temp/10)!=0)lenth+;for(i=lenth;i>0;i-)b=1;for(j=0;j<i-1;j+)b=b*10;write_data(0x30+a/b);a=a%b;3、 算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì)4、錯(cuò)誤處理及提示程序設(shè)計(jì)/*除數(shù)為處理函數(shù)*/voiddealerror()inti=0;clearLCD();for(i=0;i<5;i+)write_data(errori);/*數(shù)值溢出處理函