单片机课程设计报告简易计算器.docx
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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
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1实训任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1主要功能设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2任务目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
2.1方案论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
2.2系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
3控制软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
3.1程序时序总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
3.2液晶显示软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
3.3键盘输入软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
3.4计算函数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
4软件调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
个人小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
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；LCD1602
1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
3.2液晶显示软件设计
（1）显示流程
（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（）;
RW=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）;
}
3.3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;i<4;i++）
{
P2=~k;
temp=~P0;
temp=temp&0x0f;
k<<=1;
if（temp!
=0x00）
{
m=i;
find=1;
switch（temp）
{
case0x01:
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（a{
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
shi=（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。
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
AT89C51
1
按键
16
自锁开关
1
不自锁开关
1
电容22uF
1
LCD1602
1
晶振12MHz
1
电容30pF
2
发光二极管
1
510电阻
10
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