单片机课程设计报告(简易计算器)

单片机实训报告———简易计算器姓名***学号***专业***学校***指导教师***实训时间2014.06.23-2014.06.29目录中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11实训任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1主要功能设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2任务目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12整体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12.1方案论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12.2系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23控制软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.1程序时序总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.2液晶显示软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33.3键盘输入软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.4计算函数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74软件调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8个人小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91摘要：计算器是人们的日常生活中是最常见的电子产品之一，它应用极广、发展迅猛，并且不断出现着拥有更加强大功能的计算器。为了解和研究计算器，本次实训设计制作了一个简易计算器，能够在五位的计算范围内进行“+”、“-”、“*”、“/”的基本运算，能进行负数的精确结果显示。该计算器以AT89C51单片机芯片作为核心。采用LCD1602工业字符液晶进行显示。完成的计算器经过检验能够完整的实现预设功能，各种细节完善，具有很高的使用价值。关键词：单片机;简易计算器；AT89C51；LCD16021实训任务1.1主要功能设计以AT89C51单片机芯片为核心来制作一个简易计算器，外部由4*4矩阵键盘和一个LCD1602工业字符型液晶显示屏构成，内部由一块AT89C51单片机构成，通过软件编程可实现简单加减乘除。1.2任务目的通过本次实训提高我们的单片机硬件设计、软件编程能力，自主学习到更多的单片机应用知识。2整体设计方案2.1方案论证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。具体如下：（1）LCD显示电路LCD1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，但是初学者往往要注意结合LCD本身的时序图来完善初始化程序。又以2其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，故采用LCD.（2）4*4键盘扫描电路对键盘上的某一行送低电平，其他行为高电平，然后读取列值。若列值中有一位是低，则表明该行与低电平对应列的键被按下；否则，扫描下一行。根据读到的值组合就可以查表1得到的键码，因为编程的方式，本次实训采用逐行扫描来读取键值，方便程序编写。（3）单片机微控制电路:微控制电路就是以AT89C51为核心的控制核心，主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。2.2系统框图系统框图3控制软件设计：实训中采用C语言对单片机进行编程，采用的是自下而上的设计方式，先设计出每一个模块（子程序），然后再慢慢扩大，最后组成程序。3.1程序总时序图51系列单片机系统4*4键盘LCD显示时钟电路复位电路33.2液晶显示软件设计（1）显示流程液晶初始化调用显示字序液晶显示结束开始4（2）1602液晶显示时序图，通过时序图，所有编程问题都可以得以解决。（3）由时序图可以写出液晶的初始化函数、功能设置函数、清屏函数、写指令函数、写数据函数。voiddelay1()//采用软件实现延时，5个机器周期{_nop_();_nop_();_nop_();}voidint1()//LCD初始化{lcd_w_cmd(0x3c);lcd_w_cmd(0x0c);lcd_w_cmd(0x01);lcd_w_cmd(0x06);lcd_w_cmd(0x80);}unsignedcharlcd_r_start()//读状态字{unsignedchars;RW=1;delay1();RS=0;delay1();E=1;delay1();s=P1;delay1();E=0;delay1();5RW=0;delay1();return(s);}voidlcd_w_cmd(unsignedcharcom)//写命令字{unsignedcharg;do{g=lcd_r_start();g=g&0x80;delay(2);}while(g!=0);RW=0;delay1();RS=0;delay1();E=1;delay1();P1=com;delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}voidlcd_w_dat(unsignedchardat)//写数据{unsignedcharg;do{g=lcd_r_start();g=g&0x80;delay(2);}while(g!=0);RW=0;delay1();RS=1;delay1();E=1;delay1();P1=dat;delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}63.3键盘输入软件设计（1）键盘输入程序运行时序图（2）键盘扫描程序unsignedcharscan_key(){unsignedchari,temp,m,n,k;bitfind=0;P0=0xff;k=0x01;for(i=0;i4;i++){P2=~k;temp=~P0;temp=temp&0x0f;k=1;if(temp!=0x00){m=i;find=1;switch(temp){7case0x01:n=0;break;case0x02:n=1;break;case0x04:n=2;break;case0x08:n=3;break;default:break;}}}if(find==0)return0xff;elsereturn(n*4+m);}3.4计算函数设置因为只有16个健，所以计算上只设计了加减乘除的功能，下面是几个计算的程序unsignedintjian()//减法函数{if(a=b){q=0;return(a-b);}if(ab){q=1;return(b-a);}if(a2[i]10&&m==0)/第一个数{a=a*10+a2[i];}if(a2[i]!=14&&a2[i]9)//四则运算的判断{m=1;w=a2[i];}if(a2[i]10&&m==1)//第二个数{b=b*10+a2[i];}if(a2[i]==13||o==1)//清零{o=0;lcd_w_cmd(0x01);lcd_w_cmd(0x80);a=0;b=0;wan=0;qian=0;bai=0;shi=0;ge=0;m=0;sum=0;}if(a2[i]==14)//等号{l++;p=jian();//调用减法函数switch(w){case10:sum=a/b;break;//除法case11:sum=a*b;break;//乘法case12:sum=p;if(q==1)lcd_w_dat('-');break;//减法case15:sum=a+b;break;//加法default:break;}wan=sum/10000;//万位qian=(sum-wan*10000)/1000;//千位bai=(sum-wan*10000-qian*1000)/100;//百位8shi=(sum-wan*10000-qian*1000-bai*100)/10;//十位ge=sum%10;//个位if(wan!=0)//万位显示{lcd_w_dat(a1[wan]);lcd_w_dat(a1[qian]);lcd_w_dat(a1[bai]);lcd_w_dat(a1[shi]);lcd_w_dat(a1[ge]);}if(wan==0&&qian!=0)//千位显示{lcd_w_dat(a1[qian]);lcd_w_dat(a1[bai]);lcd_w_dat(a1[shi]);lcd_w_dat(a1[ge]);}if(wan==0&&qian==0&&bai!=0)//百位显示{lcd_w_dat(a1[bai]);lcd_w_dat(a1[shi]);lcd_w_dat(a1[ge]);}if(wan==0&&qian==0&&bai==0&&shi!=0)//十位显示{lcd_w_dat(a1[shi]);lcd_w_dat(a1[ge]);}if(wan==0&&qian==0&&bai==0&&shi==0)//个位显示{lcd_w_dat(a1[ge]);}if(l%2!=0)//换行{lcd_w_cmd(0xc0);}if(l%2==0)//换屏{lcd_w_cmd(0x80);o=1;}a=0;b=0;wan=0;qian=0;bai=0;shi=0;ge=0;m=0;sum=0;//运算完一次全部清零}4软件调试：（1）编程前先画了流程图，这样思路清晰，能按部就班的完成。（2）子函数有显示部分、键盘扫描部分和计算部分，编写好后综合在一起。（3）在将程序写在一起的过程中，使用ISIS进行了仿真，仿真过程模拟了键盘的输入，同时观察各种情况时液晶的输出情况。个人小结：第一天：刚开始不知道实训室的电脑不行，走很多弯路，弄了整整一天，只是把教材的程序搬了上去，仅此而已，可以说，毫无收获。第二天：早上也是毫无收获，下午才发现电脑的问题，一下子就搞好了键盘输入。可是新的问题又出现了，我根本就不会用四则运算，所以那天又被困住了。第三天：上午通过老师的详细讲解，初步运用了四则运算，下午进一步完善，但是还有负数没有弄好，晚上回到宿舍就成功完成了实训内容。9参考文献教材《单片机应用技术（C语言版）》附件硬件设计电路的元件清单器件名称数量AT89C511按键16自锁开关1不自锁开关1电容22uF1LCD16021晶振12MHz1电容30pF2发光二极管1510电阻10