單片機課程設計報告---設計十進制加減乘法計算器

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文檔簡介

1、　　任務書　　課程設計題目及任務要求　　設計十進制加減乘法計算器，要求能顯示三位輸入和四位輸出。　　設計思路　　1.操作顯示設備</p

2、>　　顯示設備采用八片七段共陰極LED顯示器，共設置16個鍵，其中數(shù)字鍵0-9共十個，接下來依次是加號鍵，減號鍵，乘號鍵，除號鍵，清除鍵，操作設備是4*4的矩陣鍵盤。 　　2．程序實現(xiàn)功能　?。?）十進制加減乘除計算：輸入范圍為1-999，改程序輸入兩個定點數(shù)，每個3位，輸出四位，A為加，

3、B為減，C為等于，輸出為四位計算結果。　　（2）計算機復位功能：DEC均為清零重啟，任何時候按下DEC中一個將重新開始。　　緒論 　　現(xiàn)時學習或生活中，常會遇到一些數(shù)目較大數(shù)據(jù)，繁雜的數(shù)據(jù)運算，徒手運算起來很困難，這時候我們就必須用到計算器。人們對計算器的要求不斷提高，現(xiàn)在，

4、已經(jīng)有一些功能較為強大，涵蓋面較廣的計算軟件，而且各種平臺的小工具仍不斷出現(xiàn)，這些大大方便了我們的生活給我們更多的懸著和實現(xiàn)方式，本程序實現(xiàn)了加，減，乘，除的功能，但是，每次只能運算一個表達式，按DEC清空后再計算下一組式子。　　方案論證　　方案一：采用計算器專用芯片實現(xiàn)。用計算器專用芯片進行設計并編程實現(xiàn)。這種設計

5、方案計算效率高、速度快、而且成本也相對較低，是廠家做計算器的最佳方案。但是本人對計算器專用芯片掌握的不夠，還不足以實現(xiàn)設計計算器，所以這個方案不可去。　　方案二：用單片機實現(xiàn)。由于單片機集成了運算器電路、控制電路、存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及輸入/輸出口電路等，所以用單片機設計控制電路省去了很多分立元器件。由于單片機是可編程芯片，并且它可以運用C語言編寫，對于一些復雜的計算功能，可以調用

6、C語言庫函數(shù)。使編寫程序變得非常簡單。所以該課題用單片機實現(xiàn)，不僅功能易于實現(xiàn)，而且精確度高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。并且由于其成本低、體積小、技術成熟和功耗小等優(yōu)點，且技術比較成熟。性價比也相當高。更重要的是本人經(jīng)過幾年的學習，對單片機已有深刻的理解，并且可以靈活運用。　　方案說明　　按照系統(tǒng)設計的功能的要求，初步

7、確定設計系統(tǒng)由主控模塊、顯示模塊、錯誤報警模塊、鍵掃描接口電路共四個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52單片機，采用高性能的靜態(tài)80C51設計，由先進工藝制造，并帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位COMS微處理芯片，市場應用最多。　　鍵盤電路采用4*4矩陣鍵盤電路。　　顯示模塊采用2枚四

8、位一體共陰極數(shù)碼管和74ls273鎖存芯片構成等器件構成。　　系統(tǒng)硬件設計　　1．單片機最小系統(tǒng)　　單片機最小系統(tǒng)就是支持主芯片正常工作的最小電路部分，包括主控芯片、復位電路和晶振電路。　　主控芯

9、片選取STC89C52RC芯片，因其具有良好的性能及穩(wěn)定性，價格便宜應用方便。　　晶振選取11.0592MHz，晶振旁電容選取30pF。　　采用按鍵復位電路，電阻分別選取100Ω和10K，電容選取10μF。　　.2鍵盤接口電路<

10、b>　　計算器所需按鍵有：　　數(shù)字鍵：’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’　　功能鍵：’+’, ’-‘ , ’*’, ’/ ’ , ’ = ’, ’ C( 清零)’　　共計16個按鍵，采用4*4矩陣鍵盤，鍵盤的行和列之間都有公共端相連，四行和四列

11、的8個公共端分別接P3.0~P3.7，這樣掃描P1口就可以完成對矩陣鍵盤的掃描，通過對16個按鍵進行編碼，從而得到鍵盤的口地址，對比P3口德掃描結果和各按鍵的地址，我們就可以得到是哪個鍵按下，從而完成鍵盤的功能。　　.3數(shù)碼管顯示電路　　采用4位數(shù)碼管對計算數(shù)據(jù)和結果的顯示，這里選取共陽數(shù)碼管，利用NPN三極管對數(shù)碼

12、管進行驅動，為了節(jié)省I/O資源，采取動態(tài)顯示的方法來顯示計算數(shù)據(jù)及結果。　　利用74273鎖存器來實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)顯示，P0口輸出顯示值，P2.4為段選口，控制273鎖存器的時鐘引腳，從而得到對數(shù)碼管輸入數(shù)據(jù)的控制。　　P2.0~P2.3用來作為位選端，控制哪幾位數(shù)碼管進行顯示。　　系統(tǒng)軟件設計

13、　　要進行數(shù)據(jù)的計算就必須先進行數(shù)據(jù)的輸入，也就必須確定按鍵輸入的數(shù)值是什么，這就需要對鍵盤進行掃描，從而確定究竟是哪個鍵按下。　　以下為鍵盤掃描子程序的程序清單　　void dujian()　　{</p&g

14、t;　　uchar i=0,temp;　　P3=0xf0;　　if(P3!=0xf0)　　{　　delay(10);　　if(P3!

15、=0xf0)　　{　　temp=0xfe; 　　for(i=0;i<4;i++)　　{ 　　P3=temp;</b

16、>　　switch(P3&0xf0)　　{　　case 0xe0: k=0+i*4;　　break;　　case 0xd0: k=1+i*4

17、;　　break;　　case 0xb0: k=2+i*4;　　break;　　case 0x70: k=3+i*4;　　break;&

18、lt;/b>　　default : break;　　}　　temp=temp<<1|0x01;　　}　　switch(

19、k)　　{　　case 0: num2[flag_wei]=0;　　break;　　case 1: num2[flag_wei]=1;<p&g

20、t;　　break;　　case 2: num2[flag_wei]=2;　　break;　　case 3: num2[flag_wei]=3;　　break;</b&

21、gt;　　case 4: num2[flag_wei]=4;　　break;　　case 5: num2[flag_wei]=5;　　break;

22、case 6: num2[flag_wei]=6;　　break;　　case 7: num2[flag_wei]=7;　　break;　　case 8: num2[flag_wei]=8;&

23、lt;/p>　　break;　　case 9: num2[flag_wei]=9;　　break;　　case 10: flag_fuhao=1; // +

24、　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];

25、　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;　　default : break;<b

26、>　　}　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;　　break;

27、;　　case 11: flag_fuhao=2; // -　　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;

28、　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;

29、　　default : break;　　}　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;<

30、p>　　j=0;　　break;　　case 12: flag_fuhao=3; // *　　switch(flag_wei)　　{</

31、p>　　case 1: shu1=num2[0];　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case

32、3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;　　default : break;　　}　　for(i=0;i<8;i++)</p

33、>　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;　　break;　　case 13: flag_fuhao=4; // /

34、;　　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1

35、];　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;　　default : break;&

36、lt;p>　　}　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;　　br

37、eak;　　case 14: switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu2=num2[0];　　break;

38、　case 2: shu2=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case 3: shu2=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;

39、　default : break;　　}　　switch(flag_fuhao)　　{　　case 1: jieguo= shu1+shu2;<

40、;b>　　break; 　　case 2: jieguo= shu1-shu2;　　break; 　　case 3: jieguo= (ulong)shu1*shu2;　　break;

41、　　case 4: jieguo= (ulong)shu1/shu2;　　break;　　default : break; 　　}

42、;　　if(jieguo<10)　　{　　flag=1;　　num2[0]=jieguo;　　}　　if(ji

43、eguo<100&&jieguo>=10)　　{　　flag=2;　　num2[0]=jieguo/10;　　num2[1]=jieguo%10;

44、　　}　　if(jieguo<1000&&jieguo>=100)　　{　　flag=3;　　num2[0]=

45、jieguo/100;　　num2[1]=jieguo%100/10;　　num2[2]=jieguo%100%10;　　}　　if(jieguo<10000&&jieguo>=1000)

46、;　　{　　flag=4;　　num2[0]=jieguo/1000;　　num2[1]=jieguo%1000/100;　　num2[2]=jieguo%1000%100/

47、10;　　num2[3]=jieguo%1000%100%10;　　}　　if(jieguo<100000&&jieguo>=10000)　　{

48、　　flag=5;　　num2[0]=jieguo/10000;　　num2[1]=jieguo%10000/1000;　　num2[2]=jieguo%10000%1000/100;　　num2[3]=jieguo

49、%10000%1000%100/10;　　num2[4]=jieguo%10000%1000%100%10;　　}　　if(jieguo<1000000&&jieguo>=100000)

50、　{　　flag=6;　　num2[0]=jieguo/100000;　　num2[1]=jieguo%100000/10000;　　num2[2]=jieguo%100000%10000/1000;</p&

51、gt;　　num2[3]=jieguo%100000%10000%1000/100;　　num2[4]=jieguo%100000%10000%1000%100/10;　　num2[5]=jieguo%100000%10000%1000%100%10;　　}</b&g

52、t;　　j=0;　　break;　　case 15: {　　flag=0;　　flag_wei=-1;</p&

53、gt;　　shu1=0;　　shu2=0;　　jieguo=0;　　j=0;

54、　　}　　break;　　default : break;　　}　　flag_wei++;　　if(flag_wei>3)<

55、;/p>　　flag_wei=3;　　if(k==14)　　flag_wei=flag;　　P3=0xf0;　　while(P3!=0xf0);

56、　　}　　} 　　}　　以下為顯示程序設計　　void T_() interrupt 1</p

57、>　　{　　TH0=-3000/256;　　TL0=-3000%256;　　if(j>=flag_wei)　　j=0;

58、　if(flag_wei==0)　　{ P1=0xfe;　　P2=zixing[0];　　}　　else　　{&l

59、t;/p>　　P1=zima[j];　　P2=zixing[num2[j]];　　}　　j++;　　}&l

60、t;p>　　調試　　在焊接好器件后，先不要將芯片插在芯片座上，要先驗證先板上電源是否好用，有無短路等。接上USB電源，用萬用表測量個芯片座對應電源和地之間的電壓值，觀察電壓值是否正常。一切正常后方可將芯片插入芯片座，以繼續(xù)測試其他功能。　　將芯片插上后，對各個模塊進行調試，按鍵是否工作正常，數(shù)碼管是否顯示正常等

61、。編寫相關部分的測試程序對其進行測試。　　各部分硬件檢測無誤后，下載程序進行整體調試，一切正常后，結束調試過程。　　技術小結　　這次做課程設計感覺自己挺沒經(jīng)驗的，又做了不少烏龍事件，寫程序和做仿真的時候用的是共陽極的數(shù)碼管，后來買元器件的時候，粗心大意買了兩個四位一體共陰極的

62、數(shù)碼管，沒辦法，只得重新修改程序和仿真，按照自己的想法修改好之后，程序就是無法編譯，老是看見target not created 這幾個單詞，糾結了兩天，后來想到到百度上查一下原因，大致上是因為我使用的keil沒有破解成功，最后我把自己的keil給卸載了，安裝了keil2，才編譯成功。　　自認為用了十分的心思把實物焊接好之后，以為能一次成功的，哪知道數(shù)碼管就是不亮，真是急人，后來在老師的建

63、議下分模塊檢查，先寫了一個很簡單的程序進51芯片，發(fā)現(xiàn)芯片根本沒工作，懷疑是晶振的問題，把晶振拆了下來，發(fā)現(xiàn)晶振根本沒有問題，最后，經(jīng)同學提醒說可能是短路了，那萬用表檢查發(fā)現(xiàn)真的是短路了，正負電源不下心焊短路了，自己又修整了一番，接上電源，下載好程序，結果就出來了。　　這次課程設計，有一個很大的失誤，焊接數(shù)碼管的時候沒想過用排針插，結果將其中的一個數(shù)碼管的兩個段選給焊燒了，很遺憾啊，不是很完美。

64、　　參考文獻　?。?）譚浩強《C程序設計》清華大學出版社　?。?）戴佳《51單片機C語言應用程序設計實例精講》電子工業(yè)出版社　?。?）李陪金《C語言程序設計案例教程》西安電子科技

65、大學出版社　　（4）郭天祥《51單片機C語言教程》電子工業(yè)出版社　　附錄　　完整的程序　　#include <reg51.h>

66、;　　#include <stdio.h>　　#define uchar unsigned char //宏定義　　#define uint unsigned int　　#define ulong unsigned long　　uchar k=20,j=

67、0; // k是鍵號，j用于數(shù)碼管顯示時　　uint shu1=0,shu2=0;　　ulong jieguo=0;　　char flag_wei=0; //輸入位數(shù)標志　　uchar flag_fuhao=0,flag=0; // flag_fuhao是運算標

68、志；flag是運算結果位數(shù)　　uchar num2[8]={0}; //存輸入數(shù)據(jù)二　　uchar code zixing[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,　　0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//段選&l

69、t;/p>　　uchar code zima[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位選　　void delay(uchar t)//延時函數(shù)　　{　　uchar i,jj;

70、　　for(i=0;i<t;i++)　　for(jj=0;jj<200;jj++);　　}　　void dujian()　　{<p&

71、gt;　　uchar i=0,temp;　　P3=0xf0;　　if(P3!=0xf0)　　{　　delay(10);//去抖動　　if(P3!=0xf0

72、)　　{　　temp=0xfe;//第一行 　　for(i=0;i<4;i++) ;//共四列　　{ 　　P3=temp;

73、　　switch(P3&0xf0)　　{　　case 0xe0: k=0+i*4;　　break;　　case 0xd0: k

74、=1+i*4;　　break;　　case 0xb0: k=2+i*4;　　break;　　case 0x70: k=3+i*4;　　b

75、reak;　　default : break;　　}　　temp=temp<<1|0x01; // 改變P3口的值　　}&

76、lt;b>　　switch(k)　　{　　case 0: num2[flag_wei]=0;　　break;　　case 1: num2[flag_wei]=1;&l

77、t;/p>　　break;　　case 2: num2[flag_wei]=2;　　break;　　case 3: num2[flag_wei]=3;<b&g

78、t;　　break;　　case 4: num2[flag_wei]=4;　　break;　　case 5: num2[flag_wei]=5;　　break;</p

79、>　　case 6: num2[flag_wei]=6;　　break;　　case 7: num2[flag_wei]=7;　　break;　　case 8: n

80、um2[flag_wei]=8;　　break;　　case 9: num2[flag_wei]=9;　　break;　　case 10: flag_fuhao=1; // +</

81、p>　　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+nu

82、m2[1];　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;　　default : break;

83、;　　}　　for(i=0;i<8;i++) 按下運算鍵“+”回到初始狀態(tài)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;<

84、;p>　　break;　　case 11: flag_fuhao=2; // -　　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];</p

85、>　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];</p

86、>　　break;　　default : break;　　}　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;<p&g

87、t;　　flag_wei=-1;　　j=0;　　break;　　case 12: flag_fuhao=3; // *　　switch(flag_wei)<

88、p>　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;　　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];　　break;</b

89、>　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;　　default : break;　　}<

90、p>　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;　　break;　　case 13:

91、 flag_fuhao=4; // /　　switch(flag_wei)　　{　　case 1: shu1=num2[0];　　break;

92、　case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];　　break;

93、　default : break;　　}　　for(i=0;i<8;i++)　　num2[i]=0;　　flag_wei=-1;　　j=0;&l

94、t;/p>　　break;　　case 14: switch(flag_wei) //等于　　{　　case 1: shu2=num2[0];//定義輸入的數(shù)2&l

95、t;b>　　break;　　case 2: shu2=num2[0]*10+num2[1];　　break;　　case 3: shu2=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2];&l

96、t;b>　　break;　　default : break;　　}　　switch(flag_fuhao)　　{　　case

97、 1: jieguo= shu1+shu2;　　break; 　　case 2: jieguo= shu1-shu2;　　break; 　　case 3: jieguo= (ulong)sh

98、u1*shu2;　　break; 　　case 4: jieguo= (ulong)shu1/shu2;　　break;　　default : break; <

99、p>　　}　　if(jieguo<10)　　{　　flag=1;//結果為一位　　num2[0]=jieguo;　　}<

100、;/b>　　if(jieguo<100&&jieguo>=10)　　{　　flag=2;//結果為兩位　　num2[0]=jieguo/10;　　num2[1

101、]=jieguo%10;　　}　　if(jieguo<1000&&jieguo>=100)　　{　　flag=3;//結果為三位

102、;　　num2[0]=jieguo/100;　　num2[1]=jieguo%100/10;　　num2[2]=jieguo%100%10;　　}　　if(jieguo<10000&&jieguo>=100

103、0)　　{　　flag=4;//結果為四位　　num2[0]=jieguo/1000;　　num2[1]=jieguo%1000/100;　　num2[2]=jieguo%1000%100/1

104、0;　　num2[3]=jieguo%1000%100%10;　　}　　if(jieguo<100000&&jieguo>=10000)　　{&

105、lt;p>　　flag=5;//結果為五位　　num2[0]=jieguo/10000;　　num2[1]=jieguo%10000/1000;　　num2[2]=jieguo%10000%1000/100;　　num2[3]=jieguo%10000%1000%1

106、00/10;　　num2[4]=jieguo%10000%1000%100%10;　　}　　if(jieguo<1000000&&jieguo>=100000)　　{&

107、lt;/p>　　flag=6;//結果為六位　　num2[0]=jieguo/100000;　　num2[1]=jieguo%100000/10000;　　num2[2]=jieguo%100000%10000/1000;　　num2[3]=j

108、ieguo%100000%10000%1000/100;　　num2[4]=jieguo%100000%10000%1000%100/10;　　num2[5]=jieguo%100000%10000%1000%100%10;　　}

109、j=0; //顯示要從第一個數(shù)碼管開始　　break;　　case 15: { //清除鍵　　flag=0;　　flag_wei=-1;<

110、;/p>　　shu1=0;　　shu2=0;　　jieguo=0;　　j=0; <b

111、>　　}　　break;　　default : break;　　}　　flag_wei++;　　if(flag_wei>3

112、) //只能輸入三位數(shù)　　flag_wei=3;　　if(k==14) 　　flag_wei=flag; //若按下等于鍵則給flag_wei重新賦值　　P3=0xf0;<p&g

113、t;　　while(P3!=0xf0); // 等待按鍵釋放　　}　　} 　　}　　void init() //初

114、始化函數(shù)　　{　　TMOD=0x01;　　TH0=-3000/256;　　TL0=-3000%256;　　EA=1;<p&g

115、t;　　ET0=1;　　TR0=1;　　P0=0;　　}　　void main() // 主函數(shù)</

116、p>　　{　　init();　　for(;;)　　{　　dujian();

117、　　}　　}　　void T_() interrupt 1　　{　　TH0=-3000/256;

118、 //賦初值，中斷3ms　　TL0=-3000%256;　　if(j>=flag_wei) //掃描大于等于flag_wei則歸零　　j=0;　　if(flag_wei==0) //初始時第一個數(shù)碼管

119、顯示0　　{ P1=0xfe;　　P2=zixing[0];　　}　　else　　{<

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