基于51单片机的计算器设计实验报告

基于51单片机的计算器设计实验报告班级：__12电子2_姓名：___风间__学号：___2015年1月6日一、实验目的1.初步尝试运用单片机进行系统设计；2.掌握矩阵键盘的中断扫描显示；3.掌握液晶或数码管的动态显示；4.掌握数据的存储和掉电保护。二、实验设备及器材Keilc、proteus、及单片机开发板。三、实验内容基本要求：1完成标准型计算器的基本功能2.4*4矩阵键盘（0~9、+、-、*、/、=、%）进行数据的输入及加、减、乘、除基本运算，运用1602液晶或数码管进行显示3.要求开机显示学号四、设计思路根据计算器的功能要求，选择AT89C51为主控机，通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成，内部由一块AT89C51单片机构成。计算器电路包括四个模块：选用LCD作为显示部分，矩阵键盘作为输入部分，运算模块，单片机控制部分。模块图如图所示：计算器电路包括三个部分：显示电路、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用1602液晶显示数据和结果。（2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，需要16个按键。（3）执行过程：开机显示学号，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。线路原理框图如图所示。五、基于proteus的硬件原理图六、软件流程图七、程序代码#includereg51.h//头文件#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,第一个数b,第二个数c,得数floata_c,b_c;ucharflag,fuhao;//flag表示是否有符号键按下，fuhao表征按下的是哪个符号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)//延迟函数{uchary;for(z;z0;z--)for(y=0;y110;y++);}voidcheck()//判断忙或空闲{do{P0=0xFF;rs=0;rw=1;lcden=0;//禁止读写delay(1);//等待，液晶显示器处理数据lcden=1;//允许读写}while(busy==1);//判断是否为空闲，1为忙，0为空闲}voidwrite_com(ucharcom)//写指令函数{P0=com;rs=0;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;}voidwrite_date(uchardate)//写数据函数{P0=date;rs=1;rw=0;lcden=0;check();lcden=1;}voidinit()//1602初始化函数{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;//第一个参与运算的数b=0;//第二个参与运算的数c=0;flag=0;fuhao=0;SPK=0;//蜂鸣器打开delay(1000);//延时SPK=1;//蜂鸣器关闭}voidkeyscan()//键盘扫描程序{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)//如果按下的是'7','8'或'9{if(j!=0){write_com(0x01);j=0;}if(flag==0)//没有按过符号键{a=a*10+table[num];}else//如果按过符号键{b=b*10+table[num];}}else//如果按下的是'/'{flag=1;fuhao=4;//4表示除号已按}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)//如果按下的是'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表示乘号已按}i=table1[num];write_date(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!=0xfb);if(num==8||num==9||num==10)//如果按下的是'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表示减号已按}i=table1[num];write_date(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0if(flag==0)//没有按过符号键{a=a*10;write_date(0x30);P1=0;}elseif(flag==1)//如果按过符号键{b=b*10;write_date(0x30);}}break;case14:{j=1;if(fuhao==1){write_com(0x80+0x4f);//按下等于键，光标前进至第二行最后一个显示处write_com(0x04);//设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退一格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==2){write_com(0x80+0x4f);write_com(0x04);if(a-b0)c=a-b;elsec=b-a;while(c!=0){write_date(0x30+c%10);c=c/10;}if(a-b0)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_date(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_date(0x30+table1[num]);flag=1;fuhao=1;}break;}}}voidxuehao()//开机显示学号{write_com(0x80);//从第一行第一位开始write_date('1');write_date('2');write_date('0');write_date('0');write_date('4');write_date('0');write_date('1');write_date('2');write_date('1');write_date('7');}voidmain()//主函数{init();xuehao();while(1){keyscan();}}八、运行结果图开机显示学号：加法运算：减法运算:乘法运算：除法运算：九、扩展功能在基本的功能上加了蜂鸣器电路，使按键的时候能发出声音。电路连在单片机的P1.0口，当开机时和判断有键按下时，使P1.0口处于低电平，蜂鸣器发声，并延迟一定的时间。十、思考题1、描述完整所设计的计算器能完成的各项功能及实现方法。（如几位数以内的运算；连加；复合运算等等）①可以实现两个数之间的加减乘除，在进行加法减法乘法的时候，两个数其中一个最多为9位数，且显示的结果最多为10位。在进行除法时，能精确到小数点后三位，被除数不能多于6位，显示的结果最多为6位（不含小数点后三位）②按键有声音。通过蜂鸣器电路，当开机时和判断有键按下时，使P1.0口处于低电平，蜂鸣器发声，并延迟一定的时间。③显示的结果可为负数。④开机后需先按清除键才能进行运算。2、计算器设计过程中碰到的问题及解决的方法？在设计蜂鸣器电路的时候，连接好按键没发声，上网查了好久，最后修改了蜂鸣器的属性，OperatingVoltage改为1.6V，LoadResistance改为6，然后提高了蜂鸣器连接的电源到+7V，终于有声音了。3、如何实现掉电保护？在51单片机中，有HMOS和CHMOS工艺芯片。HMOS芯片本身运行功耗较大，为减小系统功耗，设置了掉电模式。RST/Vpd端接有备用电源，正常运行时，单片机内部的RAM由主电源Vc