单片机简易计算器课程设计.docx
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单片机简易计算器课程设计
课程设计
题目名称简易计算器设计
课程名称单片机原理及应用
学生姓名
班级学号
2018年6月20日
一设计目的
本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除六位整数数范围内的基本四则运算,并在LED上显示相应的结果。
软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。
二总体设计及功能介绍
根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机,实现对计算器的设计。
具体设计及功能如下:
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LED 显示数据和结果;
另外键盘包括数字键(0~9)、符号键(+、-、×、÷)、清除键和等号键,故只需要16 个按键即可,设计中采用集成的计算键盘;
执行过程:
开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LED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LED上输出运算结果。
三硬件仿真图
硬件部分比较简单,当键盘按键按下时它的那一行、那一列的端口为低电平。
因此,只要扫描行、列端口是否都为低电平就可以确定是哪个键被按下。
四主程序流程图
程序的主要思想是:
将按键抽象为字符,然后就是对字符的处理。
将操作数分别转化为字符串存储,操作符存储为字符形式。
然后调用compute()函数进行计算并返回结果。
具体程序及看注释还有流程图
五程序源代码
#include
#include
#include/*isdigit()函数*/
#include/*atoi()函数*/
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharoperand1[9],operand2[9];/*操作数*/
ucharoperator;/*操作符*/
voiddelay(uint);
ucharkeyscan();
voiddisp(void);
voidbuf(uintvalue);
uintcompute(uintva1,uintva2,ucharoptor);
ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,
0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};/*字符码表*/
uchardbuf[8]={10,10,10,10,10,10,10,10};/*显示缓存*/
/*延时函数*/
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/*******************************************
键盘扫描程序
将按键转化为字符并作为输出
'$','#'分别表示清零键和没有键按下
*******************************************/
ucharkeyscan()
{
ucharskey;/*按键值标记变量*/
/***********************
扫描键盘第1行
************************/
P1=0xfe;
while((P1&0xf0)!
=0xf0)/*有按键按下*/
{
delay(3);/*去抖动延时*/
while((P1&0xf0)!
=0xf0)/*仍有键按下*/
{
switch(P1)/*识别按键并赋值*/
{
case0xee:
skey='7';break;
case0xde:
skey='8';break;
case0xbe:
skey='9';break;
case0x7e:
skey='/';break;
default:
skey='#';
}
while((P1&0xf0)!
=0xf0)/*等待按键松开*/
;
}
}
/***********************
扫描键盘第2行
************************/
P1=0xfd;
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
delay(3);
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
switch(P1)
{
case0xed:
skey='4';break;
case0xdd:
skey='5';break;
case0xbd:
skey='6';break;
case0x7d:
skey='*';break;
default:
skey='#';
}
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
;
}
}
/***********************
扫描键盘第3行
************************/
P1=0xfb;
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
delay(3);
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
switch(P1)
{
case0xeb:
skey='1';break;
case0xdb:
skey='2';break;
case0xbb:
skey='3';break;
case0x7b:
skey='-';break;
default:
skey='#';
}
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
;
}
}
/***********************
扫描键盘第4行
************************/
P1=0xf7;
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
delay(3);
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
{
switch(P1)
{
case0xe7:
skey='$';break;
case0xd7:
skey='0';break;
case0xb7:
skey='=';break;
case0x77:
skey='+';break;
default:
skey='#';
}
while((P1&0xf0)!
=0xf0)
;
}
}
returnskey;
}
voidmain()
{
uintvalue1,value2,value;/*数值1,数值2,结果*/
ucharckey,cut1=0,cut2=0;/*ckey键盘输入字符*/
ucharoperator;/*运算符*/
uchari,bool=0;
init:
/*goto语句定位标签*/
buf(0);/*初始化*/
disp();
value=0;
cut1=cut2=0;
bool=0;
for(i=0;i<9;i++)
{
operand1[i]='\0';
operand2[i]='\0';
}/*初始化*/
while
(1)
{
ckey=keyscan();/*读取键盘*/
if(ckey!
='#')
{/*isdigit函数,字符是阿拉伯数字返回非0值,否则返回0*/
if(isdigit(ckey))
{
switch(bool)
{
case0:
operand1[cut1]=ckey;
operand1[cut1+1]='\0';
value1=atoi(operand1);/*atoi函数,将字符串转化为,int整数*/
cut1++;
buf(value1);
disp();
break;
case1:
operand2[cut2]=ckey;
operand2[cut2+1]='\0';
value2=atoi(operand2);
cut2++;
buf(value2);
disp();
break;
default:
break;
}
}
elseif(ckey=='+'||ckey=='-'||ckey=='*'||ckey=='/')
{
bool=1;
operator=ckey;
buf(0);
dbuf[7]=10;
disp();
}
elseif(ckey=='=')
{
value=compute(value1,value2,operator);
buf(value);
disp();
while
(1)/*计算结束等待清零键按下*/
{
ckey=keyscan();
if(ckey=='$')/*如果有清零键按下跳转到开始*/
gotoinit;
else
{
buf(value);
disp();
}
}
}
elseif(ckey=='$')
{gotoinit;}
}
disp();
}
}
/******************************************
运算函数
输入:
操作数和操作符
输出:
计算结果
*******************************************/
uintcompute(uintva1,uintva2,ucharoptor)
{
uintvalue;
switch(optor)
{
case'+':
value=va1+va2;break;
case'-':
value=va1-va2;break;
case'*':
value=va1*va2;break;
case'/':
value=va1/va2;break;
default:
break;
}
returnvalue;
}
/*******************************************
更新显示缓存
输入:
无符号整数
输出:
将输入送入显示缓存
*******************************************/
voidbuf(uintval)
{
uchari;
if(val==0)
{
dbuf[7]=0;
i=6;
}
else
for(i=7;val>0;i--)
{
dbuf[i]=val%10;
val/=10;
}
for(;i>0;i--)
dbuf[i]=10;
}
/*******************************************
显示函数
*******************************************/
voiddisp(void)
{
ucharbsel,n;
bsel=0x01;
for(n=0;n<8;n++)
{
P2=bsel;
P0=table[dbuf[n]];
bsel=_crol_(bsel,1);
delay(3);
P0=0xff;
}
}
六课程设计体会
接到这个课题以后,我先是学习了PROTEUS软件的使用,按照题目所要求来进行分析,设计,连接电路图,调试,最终完成计算器的仿真。
接到题目后,我先是分析了题目中所涉及到的知识以及器件,然后按照分析,到图书馆和互联网上搜索了相关的内容,按照自己的构想和图书资料的提示,我初步设计了计算器的原理结构,然后进行反复验证实验,完善了设计,然后通过学习PROTEUS软件,让我很轻松的就掌握了如何在软件中建立原件,连线,并进行编程,调试,仿真等工作。
软件的强大功能使得在连接电路图时很顺利,程序编译阶段,通过提示的错误,我也进行了修改,听取同学的建议,最终无错误,并对所设计的计算器电路进行了仿真。
最终顺利的实现了任务要求的所有功能,并且电路设计简单易读,构造巧妙,计算速度快。
本次课程设计中,另我最难忘的是编程环节,真的是很难,开始的时候感觉自己啥也不会,然后决定重新学习课本,但是编程不像课本习题那样简单的几行来实现简单的功能,本次任务是实现一个简易功能的计算器,虽然只有加减乘除四则运算,但是编程过程中却用到了平常所学的所有知识,要考虑好知识之间的顺接,功能之间的联系,还有就是编程整体的简单易读,结构紧密有序,做到以上这些,我终于体会到了老师上课所说的,编程前画流程图的重要性,所以编程前,我按照以上的原则,先画出了流程图,然后按照流程图一步一步设计程序,在修改,调试,最终将不同功能块的程序拼接起来。
最终通过修改和调试完成了编程,并且进行验证也实现了任务要求的所有功能,那种喜悦无以伦比,第一次通过自己的努力和老师的帮助,即使完成了一个最简单的计算器功能也心中无比的喜悦。