单片机课程设计基于51单片机的计算器设计.doc
单 片 机 课 程 设 计基于51单片机的计算器设计20142015学年第二学期 所在学校： xxx 大 学 所在学院： 电子与信息工程学院 课程名称： 单片机原理与应用课程设计 专业班级： 2012级xxx班 学生姓名： xxx 学生学号： xxxxxxx 指导老师： xxx 2015 年 6月 26 日目录一、设计题目2二、设计要求2三、设计目的2四、设计方案3五、硬件设计3（一） 单片机模块3（二） 显示模块4（三） 按键模块6六、软件分析7七、Proteus仿真9参考文献9附录一：该设计的C语言程序10附录二：系统总电路图20一、设计题目基于51单片机的stm89c52的计算器设计仿真。二、设计要求题目要求：Lcd1602用来显示：输入值和计算结果。附加功能：1、带有复位功能；2、带有错误判断功能；三、设计目的计算器是现代人发明的可以进行数字运算的电子机器。现代的电子计算器能进行数学运算的手持电子机器，拥有集成电路芯片，但结构比电脑简单得多，可以说是第一代的电子计算机（电脑），且功能也较弱，但较为方便与廉价，可广泛运用于商业交易中，是必备的办公用品之一。除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池，电池可用交流转换器或太阳能转换器再充电。为节省电能，计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路。四、设计方案此次设计通过Atmel公司的单片机AT89C52对整个计算电路进行控制。根据上面的功能要求，本次设计需要完成正常计时显示功能。一、 数据模块方案一：用4*4矩阵键盘来实现数据输入，优点是：占用外部接口小；缺点是：必须接外部晶振；用89c52单片机来控制输入信息，缺点是：占用外部接口较多；优点是：不需要接外部晶振，且带有中断功能，还有掉电保护功能；二、 显示模块方案一：用LM1602显示数据信息，缺点是：不能显示汉子；优点是：编码比较简单，且可以直接显示字符型数字；五、硬件设计根据上面的功能要求,硬件系统主要模块有单片机模块显示模块按键模块，其硬件总电路图如附录二所示。用到的主要硬件：Atmel89C52单片机、按键、电阻、电容、4*4矩阵按键，lcd1602液晶模块等。（一） 单片机模块AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。本设计中AT89C52使用11.0592MHz晶振。图（一）单片机最小系统（二） 显示模块采用1602LCD液晶模块具体的数值。其中可以实时计数。按下功能键键进入计算状态，显示短横线，作为当前设计的标记。图（二） 显示效果图（三） 按键模块在此系统中，按键模块是用来实现数值计算功能的，按键与单片机外部中断0相连，可以对单片机进行控制，初始态为正常计时，按下一次后为输入数值。图（三） 按键连接图 图（四） “功能键”按下时状态图图（五） 移动键按下时状态图通过“增加加”、“减小键”、“数值键”、“复位键”四个按键将对数值进行运算。六、软件分析根据前面的要求以及硬件的设置情况，本系统的软件部分需要进行中断设置。具体流程图如下所示：图（九）键盘检测流程图 图（十）数据计算流程图 图（十一）计算流程图七、Proteus仿真Proteus软件用于系统的仿真，编译软件采用keil UV4。程序的仿真用英国的labcenter公司的Proteus V7.7。其果如下： 图（十二）Proteus仿真图参考文献1 郭天祥编著.51单片机C语言教程入门、提高、拓展全攻略.北京:电子工业出版社,20082 马斌、韩忠华、王长涛、夏兴华编著.单片机原理及应用C语言程序设计与实现.北京:人民邮电出版社，20093 郑学坚、朱定华编著.微型计算机原理及应用.清华大学出版社，2013；附录一：该设计的C语言程序基于51单片机的计算器设计仿真：#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include<string.h>#include <math.h>#include <stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar key,sym,sumsz13,adders=0; / 定义变量float sum,number1=0,number2=0; / 定义变量bit flag=0; / 定义位变量标志位sbit lcdrs=P25; / 定义液晶的读IO口sbit lcdwr=P26; / 定义液晶的写IO口sbit lcden=P27; / 定义液晶的使能IO口ucharlcd_s='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','+','-','*',0xfd,'.','='void keyscan(); /函数声明void delayms(uchar z); void write_com(uchar com);void write_data(uchar dat);void init(); void delay(int z); bit buzz();void yuans();void clear();/*主函数*/void main() init(); /液晶初始化 while(1) /循环函数 keyscan(); /调用键盘扫描函数 /*键盘扫面*/void keyscan() uchar temp=0; P1=0xfe; /第1次判断函数 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /确定按键按下，执行if函数 switch(temp) case 0xee: key=1;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break;/显示字符1，并记入相加的变量 case 0xde: key=2;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break;/显示字符2，并记入相加的变量 case 0xbe: key=3;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break;/显示字符3，并记入相加的变量 case 0x7e: key=11;write_data(lcd_skey);sym='-'flag=1; break;/显示'-'号，并将sym赋'-' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按键释放 P1=0xfd; /第2次判断 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /确定按键按下，执行if函数 switch(temp) case 0xed: key=4;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/显示字符4，并记入相加的变量 case 0xdd: key=5;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/显示字符5，并记入相加的变量 case 0xbd: key=6;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break; /显示字符6，并记入相加的变量 case 0x7d: key=12;write_data(lcd_skey);sym='*'flag=1; break;/显示'*'号，并将sym付'*' while(P1&0xf0)!=0xf0); P1=0xfb; /第3次判断 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /确定按键按下，执行if函数 switch(temp) case 0xeb: key=7;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/显示字符7，并记入相加的变量 case 0xdb: key=8;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/显示字符8，并记入相加的变量 case 0xbb: key=9;write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key;break; /显示字符9，并记入相加的变量 case 0x7b: key=13;write_data(lcd_skey);sym='/'flag=1; break;/显示'/'号，并将sym付'/' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按键释放 P1=0xf7; / 第4次判断 temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) delayms(15); temp=P1; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P1;adders+; /确定按键按下，执行if函数 switch(temp) case 0xd7: key=0; write_data(lcd_skey);if(flag=0)number1=number1*10+key; else number2=number2*10+key; break;/显示字符0，并记入相加的变量 case 0xe7: key=14;clear(); break;/调用清零函数 case 0xb7: key=15;yuans();flag=1;adders-;break;/调用运算函数 case 0x77: key=10;write_data(lcd_skey);sym='+'flag=1; break;/显示'+'号，并将sym赋'+' while(P1&0xf0)!=0xf0); /等待按键释放 /*液晶*/void write_com(uchar com) /液晶写指令程序while(buzz() ; lcdrs=0; lcdwr=0; lcden=0; P0=com; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=0; void write_data(uchar dat) /液晶写数据程序 while(buzz(); lcdrs = 1; lcdwr = 0; lcden = 0; P0 = dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden = 0; int i;while(z-) for(i = 0; i< 250; i+) _nop_();void init() / 液晶初始化程序 lcden=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); bit buzz() /液晶测忙程序 bit b; lcdwr=1; lcdrs=0; lcden=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); b=(bit)(P&0x80); lcden=0; return b; void delay(int z) _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*延时函数*/void delayms(uchar z) /延时毫秒程序 uchar i,j; for(i=z;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);/*运算*/*清零函数*/void clear() /清零程序 uchar i; for(i=0;i<16;i+) /对液晶写入空格 write_com(0x80+i); write_data(' '); for(i=0;i<15;i+) write_com(0x80+0x40+i); write_data(' '); write_data('0'); write_com(0x80); flag=0; number1=0;number2=0;adders=0; /将数据变量清零/*运算程序*/void yuans() /运算函数 uchar i,j,temp1; switch(sym) case '+':number1+=number2;break; /两数相加 case '-':number1-=number2;break; /两数相减 case '*':number1*=number2;break; /两数相乘 case '/':number1/=number2;break; /两数相除 sprintf(sumsz,"%10.2f",number1); j=strlen(sumsz); write_com(0x80+0x40+16-j); for(i=0;i<j;i+) /显示结果 temp1=sumszi; write_data(temp1); delay(10); number2=0; write_com(0x80+adders-1); 附录二：系统总电路图图（十三）总电路图
