单片机课设--电子计算器

湖南大学电气与信息工程学院本科生课程设计题目：电子计算器课程：单片机课程设计专业：自动化班级：学号：姓名：同组成员：无指导老师：设计时间：2014年4月------2014年6月目录1任务及设计要求…………………………………………………31.1任务………………………………………………………31.2要求………………………………………………………32系统原理框图……………………………………………………33硬件原理图………………………………………………………43.1ADUC848学习板……………………………………………43.2各模块原理图及其作用……………………………………63.3芯片………………………………………………………63.4电源……………………………………………………63.5键盘………………………………………………………63.6LCD1602…………………………………………………74程序和流程图……………………………………………………75使用说明………………………………………………………276心得体会………………………………………………………287参考文献………………………………………………………28一、任务及设计要求1、任务设计一个四则运算的电子计算器，采用LED或LCD显示。2、要求1）利用小键盘作为数据和命令的输入装置2）利用LED或LCD作为过程和结果的输出装置3）可实现基本的数据运算，包括：加、减、乘、除、开方等4）未工作时显示北京时间，可调整5）当数据超出范围，可声音提示或报警6）可通过按键控制，随机模拟滚动显示乘法口诀表二、系统原理框图通过单片机的计算、控制功能和lcd1602的显示功能，行列键盘的输入功能，可以实现一个计算器的基本功能如加、减、乘、除、乘方，开方，三角函数的功能，但由于AduC848单片机位数的限制和内存的不足，限制了显示的位数和计算功能。本计算器只能在0到32768的计数范围内正确的处理和显示得数，因为采用按键复用的设计，克服了键盘上按键不够的难题。由于内存不足和函数调用不精确等原因，在本计算器内并没有使用keil自带的math头文件来获取乘方开方的函数，而是自己编写了一个整数的乘方开方函数，在适用范围内有可以得到正确得数。同时，设计了一个简易的时间显示。在计算器进行计算的同时，时钟程序也在运行，不会因计算的过程对时间的参数造成影响。ADUC848独立键盘电源LCD1602液晶显示三、硬件原理图ADUC848学习板1、两路16位ADC输入、可作差分输入；2、12位DAC输出；3、运放LM358；4、RS232串口；5、步进电机（5V、70欧、6线4相）接口；6、PS/2接口；7、插针11，用于选择PS/2或者红外接收头；8、红外接收头；9、线性稳压芯片7805；10、复位按键和下载按键；11、开关以及功能选择插针1~10（从左至右）12、4X4矩阵式键盘，左边4个可以作独立按键；13、直流电源输入；14、USB电源输入接口；15、IIC接口；16、RTCDS1307；17、EEPROMAT24C08；18、8位数码管；19、SPI接口；20、上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口；21、红外二极管；22、8路LED；23、蜂鸣器；24、P3口扩展接口；25、单片机AduC848；26、P2口扩展接口；27、P0口扩展接口.学习板原理图：各模块原理图及作用：单片机引脚分布Pin1～4：（P1.0～P1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，P1口只能用于输入，默认用于模拟输入，作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0，这里可以用P0&=0xf0。若P2、P3、P0口要作为输入，则应往相应引脚写1。Pin5、6：AVDD、AGND，模拟电源输入。Pin7、8：外部参考电压接入，Pin7接AGND。片内DAC有2.5V内部参考，ADC有1.25V内部参考。Pin9、10：（P1.4、P1.5）两路AD输入，可做差分输入，需要设置ADC的寄存器。Pin11、12：（P1.6、P1.7）各200uA激励电流源，可配合RTD等做应用。Pin13：两路AD输入做普通输入时的电压参考端，AD输入电压不能低于此引脚电压。Pin14：片内DAC输出。Pin15：复位引脚。Pin16、17：单片机RS232接口的RXD（P3.0）TXD（P3.1）。Pin18：（P3.2）外部中断0，用于红外接收和PS/2接口。Pin19：（P3.3）LCD1602，LCD12864A的EN引脚，控制第一位数码管。Pin20、21：DVDD、DGND数字电源输入。Pin22：（P3.4）PS/2接口的data信号。Pin23：（P3.5）LCD1602和LCD12864A的RW。Pin24：（P3.6）LCD1602和LCD12864A的RS。Pin25：LCD12864A的CS1。Pin26：IIC接口时钟信号。Pin27：IIC接口data信号。Pin28：（P2.0）SPI接口时钟信号。Pin29：（P2.1）SPI接口MOSI信号、控制第6位数码管的位码。Pin30：（P2.2）SPI接口MISO信号、控制第7位数码管的位码。Pin31：（P2.3）SPI接口SS信号、控制第8位数码管的位码；P2.0～3也作为4X4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。但是SPI、4X4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。Pin32、Pin33：接外部32.768KHz晶振。Pin34、Pin35：DVDD、DGND。Pin36：（P2.4）LCD12864A的CS2。Pin37：（P2.5）内部PWM模块输出，控制红外LED。Pin38：（P2.6）内部PWM模块输出，控制蜂鸣器。Pin39：（P2.7）内部PWM模块的外部时钟输入（也可以用内部时钟）。Pin40：EA，低电平有效，正常使用时拉低。Pin41：PSEN，在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式，可以下载和调试程序。Pin42：ALE。Pin47、Pin48：DGND、DVDD。Pin43、44、45、46、49、50、51、52：P0口、LCD1602和LCD12864的数据总线，数码管的段码。电源模块本学习板共有如下3种供电方式：（1）5V电源适配器供电（开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽）。将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第1、2脚（插针1下面两脚）接跳线帽，DVDD直接连接到电源适配器输入端，即为5V电源适配器供电模式。（2）7~12V电源适配器供电（开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽）将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚（插针1上面两脚）接跳线帽，DVDD连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为7~12V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。（3）USB供电（开关往下拨）。将开关sw4第1、2脚接通（开关往下拨），电源网络DVDD连接到USB电源输入端。对DVDD网络和AVDD网络设了测试点，方便调试。独立键盘，用来实现数据和指令的输入。由于P1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。引脚复用：P2.0~P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1~P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。插针配置：（1）插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0～P1.3，列扫描信号为P2.0～2.3。（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0～P1.3。这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。lcd1602液晶显示屏，用来显示时间和计算数据。关键网络名和引脚名解释：（1）DISCTRL0～4：显示控制信号。（2）D0～D7、DB0～DB7：数据总线。（3）E：LCD使能信号。（4）RS：数据、指令选择信号。（5）RW：读、写选择信号。四、程序和流程图1、流程图NYNYNYNYY初始化时间显示扫描键盘计算按键?扫描键盘按键?清除数字功能等号时间按键数据过大Lc显示报警扫描键盘按键?运算方式加减乘除2、程序清单1、主函数部分#includeaduc848.h#includeKeyprocess.h#includeLCD1602.h#includemath.h#includestdio.h#includestdlib.h#includezhfuc.h#includeTime.h#includesin.h#includecos.h#includeBuzzer.h#defineucharunsignedchardoublexdataFirst,End1,End2;//定义全局变量voiddelay(intn)//延时程序{inti,j;for(i=0;in;i++){for(j=0;j25;j++);}}doubleadd(doublex,doubley)//加法程序{doublez;z=x+y;return(z);}doublesub(doublex,doubley)//减法程序{doublez;z=x-y;return(z);}doublemul(doublex,doubley)//乘法程序{doublez;z=x*y;return(z);}doublediv(doublex,doubley)//除法程序{doublez;z=x/y;return(z);}doublepower(doublex,inty)//乘方程序{doublez;inti;z=1;for(i=1;i=y;i++)z=z*x;return(z);}doubletan(doublex)//tan(x)程序{doublez;z=sin(x)/cos(x);return(z);}//***—————————主程序——————————***//voidmain(void){intn,k,h,g,t=0,ans=0;longintcnt=0;unsignedchartime[7]={00,00,12,1,1,6,14};unsignedcharf,m,key=0x80;unsignedcharfp[16];I2CCON=0xE8;n=0;f=0;m=0;k=-1;h=0;/*h有小数，m功能键，g小数转换，k按键次数，n判断前后数，f算法，t时间计算切换*/First=0;g=1;LCDInitialize();//LCD初始化SetTime(time);SwitchRTC(1);while(1)//不断查询是否有按键动作{cnt++;key=GetKey();//获取返回键值if(cnt==80000&&key==0x55){cnt=0;t=0;}if(t==0)/*时间状态*/key=100;switch(key){case1:cnt=0;if(m==0){if(h==0){First=First*10+key;k++;}else{First=First+(double)key/(g*10);g=g*10;k++;}LCDPrintString(k,1,1);LCDPrintString(0,2,);}else{f=1;First=0;m=0;n=1;k++;if(ans==1){LCDPrintString(k,1,ans);k=k+3;}LCDPrintString(k,1,+);LCDPrintString(k+1,1,);LCDPrintString(0,2,);}break;case2:cnt=0;if(m==0){if(h==0)