2023年基于51單片機的計算器設(shè)計實驗報告

基于５1單片機的計算器設(shè)計實驗報告班級：＿_(dá)１2電子2_姓名：___風(fēng)間__學(xué)號:_＿_(dá)2023年1月6日一、實驗?zāi)康?．初步嘗試運用單片機進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計;2．掌握矩陣鍵盤的中斷掃描顯示；３.掌握液晶或數(shù)碼管的動態(tài)顯示;4.掌握數(shù)據(jù)的存儲和掉電保護(hù)。二、實驗設(shè)備及器材Kｅｉｌc、prｏｔeus、及單片機開發(fā)板。三、實驗內(nèi)容基本規(guī)定:1完畢標(biāo)準(zhǔn)型計算器的基本功能2.４*4矩陣鍵盤（０~9、＋、-、＊、/、=、%)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及加、減、乘、除基本運算，運用１602液晶或數(shù)碼管進(jìn)行顯示3.規(guī)定開機顯示學(xué)號四、設(shè)計思緒根據(jù)計算器的功能規(guī)定,選擇ＡＴ89Ｃ５１為主控機，通過擴展必要的外圍接口電路,實現(xiàn)對計算器的設(shè)計。外部重要由４＊４矩陣鍵盤和一個液晶顯示屏構(gòu)成,內(nèi)部由一塊AT８9Ｃ5１單片機構(gòu)成。計算器電路涉及四個模塊：選用LCD作為顯示部分，矩陣鍵盤作為輸入部分,運算模塊，單片機控制部分。模塊圖如圖所示：計算器電路涉及三個部分：顯示電路、4＊４鍵掃描電路、單片機微控制電路。具體設(shè)計如下:（1）由于要設(shè)計的是簡樸的計算器,可以進(jìn)行四則運算,為了得到較好的顯示效果,采用1６０２液晶顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。(２)此外鍵盤涉及數(shù)字鍵（0~9)、符號鍵(+、－、×、÷)、清除鍵和等號鍵,需要１6個按鍵。(3）執(zhí)行過程:開機顯示學(xué)號,等待鍵入數(shù)值,當(dāng)鍵入數(shù)字,通過ＬＣD顯示出來,當(dāng)鍵入+、－、*、/運算符,計算器在內(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，按等號就會在LCD上輸出運算結(jié)果。線路原理框圖如圖所示。五、基于proｔeuｓ的硬件原理圖六、軟件流程圖七、程序代碼#iｎcｌudｅ＜reｇ5１．ｈ>??/／頭文獻(xiàn)＃ｄｅｆineｕnｉtｕnsiｇnedint#ｄefｉnｅｕchａｒunｓignedｃｈarvoｉｄｘｕeｈao（ｖoid);sｂｉｔSPK=P1^０;sbｉtlcdｅｎ＝P２^3；sbｉｔｒs=P２^4;sｂｉtrw=Ｐ2＾0；sbitbｕsy＝P０^7;chａri,j,tｅｍp,ｎｕｍ,nｕｍ＿１;longa,b,c;?//ａ，第一個數(shù)ｂ，第二個數(shù)c,得數(shù)ｆloａt(yī)a_c,ｂ＿ｃ；ｕcｈarflag,ｆuhaｏ；//flａg表達(dá)是否有符號鍵按下，fuhao表征按下的是哪個符號uｃharcodetaｂlｅ［]＝{７，8，9,０，4，5,6，0,１,2,3，０,0,0,0,０,};ｕcｈarcoｄetａbｌe１［］=｛7,8，9，0ｘ2ｆ－0x3０,4,5,６,0x2a-０ｘ30,1,2,3,0ｘ2d-0ｘ３0,０ｘ0１-０x30，0,0x3ｄ-0x3０,0ｘ2ｂ－0x30}；ｖoｉｄdelaｙ(uchａｒz)//延遲函數(shù){uｃhary；fｏr(z；ｚ>０；z－－)ｆor(y=0;y<11０；y＋+）;}voidcｈeｃk(） ／/判斷忙或空閑{do{?Ｐ0＝０xFＦ;ｒs=0; rw＝1;lcdｅn=０;?／/嚴(yán)禁讀寫deｌay（1);???//等待，液晶顯示器解決數(shù)據(jù)lcｄen=1；? //允許讀寫?｝wｈile(busｙ==1);?/／判斷是否為空閑,1為忙，0為空閑}voiｄｗritｅ＿cｏｍ(uchaｒcoｍ)?/／寫指令函數(shù){P０=ｃoｍ；rｓ=０;rw=0;ｌcden=０;cｈｅck(）;lｃｄen＝１;}ｖｏidｗritｅ_ｄａt(yī)ｅ(ｕｃharｄate)?/／寫數(shù)據(jù)函數(shù){P0=ｄａt(yī)e;ｒs＝１;ｒw=０;lｃdｅn＝0;cｈｅｃｋ（)；lｃdeｎ=１；}voiｄinit（)??//１6０2初始化函數(shù){ｎuｍ=－１；ｌｃden=1;ｗrite＿cｏm（０x３８)；write_com(0x０c)；ｗｒite_com(0x0６)；wｒitｅ_ｃｏm(０ｘ８0)；ｗritｅ＿ｃom（0x０１);ｎｕm＿１=0;ｉ=0;ｊ=0；a=0;? ／／第一個參與運算的數(shù)b=0;??//第二個參與運算的數(shù)c=０;flag=0;ｆuhao＝0;SＰＫ=0; //蜂鳴器打開ｄｅlay（10００）;??//延時SPK=1；???//蜂鳴器關(guān)閉}vｏiｄkｅyscａｎ(）?／/鍵盤掃描程序{P3=0xfｅ；if(P3!=0xfｅ){?ｄｅlａy(20);?iｆ（P3!=０xfｅ）?{?ＳPK＝０;dｅlay（１000);ＳＰK＝1；?temp＝P３&０xf０;?ｓｗitｃh（tｅmp)?{? cａse０ｘｅ０:nｕm＝０;??bｒeak; cａｓe０xｄ0:nｕｍ=1; ?ｂreak；??ｃasｅ0ｘｂ0:nｕｍ=2； ?ｂreak;??ｃａse0x７0:nｕｍ＝3;??ｂｒeak;?}?｝?wｈiｌe(Ｐ3!=0xfe); ｉf(nｕm＝=０||num==1|｜ｎum==２）?//假如按下的是'7','8＇或'９ { ?iｆ(ｊ!＝0)??{??wｒite_ｃoｍ(０x０1）; j=０; ?}?iｆ(flag＝=０) ??//沒有按過符號鍵? { a=a*10＋ｔaｂlｅ[nｕm]；??｝? ｅｌse?? ?／/假如按過符號鍵? ｛ ?ｂ=ｂ＊10+taｂｌｅ［nｕｍ］;??}?} eｌse ?? //假如按下的是'／＇?{? flａｇ=1;fuhao=4;???／/４表達(dá)除號已按?} i＝taｂlｅ1［ｎｕｍ]；?write＿datｅ(0x30+i);}Ｐ3=0xfd；if(Ｐ3!=0xｆｄ)｛?ｄｅlay（5);?ｉf(P3!＝0xfd)?｛?SPＫ=0;ｄｅlaｙ（1０00）;SPK=1;? tｅmｐ=Ｐ３&０xf0;??switch(ｔｅmｐ)??{??ｃａｓｅ0ｘe0：ｎum＝4; ?ｂreak;?case0ｘd０:ｎum＝5;???bｒeａｋ;??caｓｅ0ｘb０：num=6;? breａk；??casｅ０x７0:nuｍ＝7;?? breａｋ;??｝?｝?ｗhilｅ(P3!=０xfd)；?if（ｎｕm==4||ｎum==５|｜ｎum=＝6＆&num！=7)?//假如按下的是'4',＇5'或'6＇?{ if（j!＝0)?｛ ?writｅ_coｍ(0ｘ０１）;??ｊ=0；?}?ｉｆ(flａg==０) { ａ＝ａ*1０＋ｔaｂle［num］;?｝?else?｛?ｂ=b＊10+tablｅ[nｕm];?}?｝?ｅlｓe?{?flag＝１; ｆuｈａo＝3;???//3表達(dá)乘號已按?}?ｉ＝ｔabｌｅ1［num]；?wｒiｔe_dａt(yī)e(0x30+ｉ）;?｝?P3=０ｘfb;?if(P3!=0xfｂ)?{?ｄｅlａy(5);?if（P3!＝０xfb) {? ＳPＫ＝0;deｌaｙ(1０００）；ＳPK=1；??ｔemｐ=P3&0ｘf0； swｉtch(tｅmp)??{ ? caｓｅ0xｅ0:num=8;???ｂｒeak;???cａｓe０xd0:ｎｕm=9;?? breaｋ;??caｓe0xｂ０:num=１0;? ?ｂrｅak；? ｃasｅ0ｘ7０：ｎｕm＝１1;? ?ｂreak; ?｝ ?}?whilｅ(P3?。?ｘfｂ);?if(nｕｍ＝＝8||nｕｍ＝＝9||num=＝１０)?／／假如按下的是＇１＇,'２＇或＇3'?{??if(ｊ!＝0)??{? wｒite_coｍ（０ｘ0１)； ??j＝0;??} ｉf(flaｇ＝=０)??{? ａ=ａ*10+taｂle[nｕm];??}??else??｛? ｂ=ｂ＊10＋table［nuｍ］;??}?}?elｓｅif（ｎuｍ＝=1１）?{ ?ｆlag＝1;? fｕhaｏ＝2; ?/／2表達(dá)減號已按 }??i=tａblｅ１［ｎuｍ]; ?write＿ｄａt(yī)e(0x30＋i); }?P3=０xf7；?if(P3！=0xｆ7） { delay(5); if(P３!=０xｆ7）?{ ＳＰK＝0;delay（10０0)；ＳＰＫ＝1; ?temp=P3＆0xf0;??ｓwiｔch(teｍｐ)? ｛ ?cａse０xe0:num=1２；??break;?? cａsｅ0xd0:ｎｕm=１3;? ?ｂrｅａk;??ｃaｓe0ｘｂ0：ｎum=14;???bｒeak;???cａse0x7０:num＝15；???brｅak；? }?}?whｉle(Ｐ3!=0xf７);?sｗitｃh(num) ?{? case12：｛wｒitｅ_cｏm(0x０１)；a＝0;b=0;flag=0；fuhａo=0；｝?/／按下的是＂清零＂??brｅａｋ；??casｅ１3：｛?????//按下的是"０"?? iｆ(flag＝=０) //沒有按過符號鍵? ?{ ??a=a＊10； ?wriｔe＿date（0x３0);????P1=0;?? }???elseif（flag==1）?／／假如按過符號鍵? ?{????ｂ＝b*10; ???wriｔｅ_daｔｅ（０x30）；? ?｝? }???bｒeａk;??ｃａｓｅ１4:{?? j＝1;?if(fｕhao＝=１)｛ｗritｅ_coｍ(0x８0+０x4f）;//按下等于鍵,光標(biāo)前進(jìn)至第二行最后一個顯示處?ｗｒｉte＿com(０ｘ０４）;?//設(shè)立從后住前寫數(shù)據(jù)，每寫完一個數(shù)據(jù)，光標(biāo)后退一格 ??c=a+b；???ｗhilｅ（ｃ！=0)? { ? wｒite_dａt(yī)e(0x3０+c％10);???ｃ＝ｃ／10;???}? ?wｒｉte_ｄate（0ｘ3d)；???a=0;ｂ=０;ｆｌag＝0;fuhao＝０;?? }??elseiｆ(ｆuhao==２){wｒｉｔe_ｃｏm(0ｘ８0+０x4f）；???ｗｒiｔe＿com(０ｘ0４);?? ｉｆ(a－ｂ>0）?? ｃ＝a-b;???ｅｌse? ?c＝ｂ-a;? ?ｗｈｉle（c！=0)?? {? ??wｒiｔe_date（０ｘ３0+c%１0);????c=ｃ/1０;? } ??ｉf(a－b＜０)???wrｉｔe_datｅ(０x2d）;? ?ｗｒｉte_date(0x３d);???a＝0;b＝０;flag＝0；ｆuhaｏ=０;? ?}??elｓｅｉｆ（ｆuｈao==3){wriｔe_ｃom（０ｘ８０＋0x４f);? ??ｗriｔe_cｏm(0x0４);? ｃ=a＊ｂ;? while(c!=0)?? ?｛? ?? ｗｒiｔｅ_daｔe（０x３０+ｃ%１0)；??????c＝c／１０;? ????}???? wｒｉtｅ_date(0ｘ３d）;??????ａ=０;b＝０;fｌag=０;fｕhao＝0；??????｝???elｓｅｉf（ｆuhaｏ＝＝4）{wｒiｔe_ｃｏm(0x８０＋０x4f)；?? ?wｒiｔe_coｍ(０x0４);??? ｉ=0；? ? c=(ｌong)(((ｆloaｔ）ａ/b)＊10０0); ????whｉle（c!=0）?? {?? ?wrｉte_ｄａt(yī)e（0x30+c%1０）；??? ｃ=ｃ／10; ?? ? i++;?????ｉf(i==3)????ｗｒiｔe＿ｄａｔe（０x2e）;?? ???}??? ?ｉf(a/b<＝0)?? ｗrite_daｔe(０x30); ??wriｔe＿dａｔe（0x３d）;????a＝0;b=0;flａg=0;ｆｕｈａo=0；? ?? }? }? ??break;?ｃasｅ1５:{ｗｒitｅ＿dａt(yī)e(0x30+ｔable1[ｎum］）;fｌａｇ＝1;ｆuｈao＝１;}?? ｂreak;??}?}}voidxuｅhao（)?／/開機顯示學(xué)號｛ｗｒｉte_ｃoｍ(0x80);??//從第一行第一位開始ｗrｉte＿datｅ（'１'）;wｒite＿datｅ('2'）；wrｉte_dａt(yī)ｅ（'0＇)；writｅ_ｄate('0');write＿dａt(yī)ｅ('４');wrｉte＿ｄａｔｅ（＇0'）;writｅ_date('1')；wriｔe＿daｔe('2'）；write_date（'1');ｗritｅ_dａt(yī)e('７＇）;}voiｄｍain（)??／/主函數(shù){init（);?? xｕehａｏ（);while(1){?keyscａn（);}｝八、運營結(jié)果圖開機顯示學(xué)號:加法運算：減法運算:乘法運算:除法運算：九、擴展功能在基本的功能上加了蜂鳴器電路,使按鍵的時候能發(fā)出聲音。電路連在單片機的P１.0口,當(dāng)開機時和判斷有鍵按下時,使P1．0口處在低電平，蜂鳴器發(fā)聲,并延遲一定的時間。十、思考題１、描述完整所設(shè)計的計算器能完畢的各項功能及實現(xiàn)方法。（如幾位數(shù)以內(nèi)的運算;連加；復(fù)合運算等等)①可以實現(xiàn)兩個數(shù)之間的加減乘除,