C1-
1OuF・
图二复位电路
本设计采用上电与手动复位电路，电阻分别选取100和10K,电容选取10uF,系统一上电，芯片就复位，或者中途按按键也可以进行复位。
（-）晶振电路
C2
‘||—
30pF
I—IXI
—CRYSTAL••
•I•..一.]XT2肓
30pF
图三品振电路
晶振电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需耍的时钟信号。
单片机的晶振选取11.0592MHz,晶振旁电容选取30pFo
2.3七段共阳极数码管
图四七段共阳数码管
图为七段共阳数码管的引脚图，从左到右数码管的段码分别为a,b,c,d,e,f,g和小数点dp,低电平时点亮，最右边为位选端。
三、硬件设计
简易数字计算器系统硬件设计主耍包括：
键盘电路，显示电路以及其他辅助电路。
下面分别进行设计。
3.1键盘电路的设计
键盘可分为两类：
编码键盘和非编码键盘。
编码键盘是较多按键
（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。
通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。
当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。
但大多数智能仪器和电子产品的按键数冃都不太多（20个以内），为了降低成本和简化电路通常采用非编码键盘。
非编码键盘的接口电路有设计者根据需耍自行决定，按键信息通过接口软件来获取。
本课题需耍的是16个按键，故选择用非编码键盘。
计算器输入数字和具他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。
矩阵键盘采用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。
这样键盘上按键的个数就为4X4个。
这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
矩阵键盘的丁作原理：
计算器的键盘布局如图五所示：
一•般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个PU实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。
具体电路连接如图五所示：
图五4*4键盘接II电路
3.2显示电路的设计
软件设计
在十进制加法计算器的软件规划要求下，简易计算器的程序主要包
括以下功能模块：
（1）主模块，为系统的初始化。
（2）显示与读键模块，分为判键程序段、运算操作子程序、显示子程序等部分；
（-）系统模块图
图六系统模块图
此系统包括输入、运算和显示模块，由单片机控制。
其中通过输入键盘模块将数字0~9和运算符号“+”、“*”、“/”输入单片机进行运算;运算模块分别根拥输入的运算符进行加减乘除运算；显示模块将运算后的数值通过动态扫描使Z在数码管上输出。
（二）系统总流程图
主程序主要是用來进行初始化的，调用其他子程序，清空各个标志位，清空缓存区，读取键码，判断功能，在LED上作岀冋应，主程序流程图如图六所示。
（1）数字送显示缓冲程序设计
简易计算器所显示的数值最大位三位。
耍显示数值，先判断数值大小和位数,如呆是超过三位或大于255,将不显示数字。
可重新输入数字，再次计算。
（2）运算程序的设计
首先初始化参数，送LED三位显示“0”，其它位不显示。
然后扫描键盘看是否有键输入，若有，读取键码。
判断键码是数字键、清零键还是功能键，是数值键则送LED显示并保存数值，是清零键则做清零处理，是功能键则乂判断是“二”还是运算键，若是性”则计算最后结果并送LED显示，若是运算键则保存相对运算程序的首地址。
初始化参数
图七主程序流程图
4.2显示与按键设计
（-）LED显示程序设计
LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也称为七段LED显示器。
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。
七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。
简易计算器用到的数字0~9的共阳极字形代码如下表：
显示字型
g
f
e
d
c
b
a
段码
0
0
1
1
1
1
1
1
OcOh
1
0
0
0
0
1
1
0
Of9h
2
1
0
1
1
0
1
1
0a4h
3
1
0
0
1
1
1
1
ObOh
4
1
1
0
0
1
1
0
99h
5
1
1
0
1
1
0
1
92h
6
1
1
1
1
1
0
1
82h
7
0
0
0
0
1
1
1
Of8h
8
1
1
1
1
1
1
1
80h
9
1
1
0
1
1
1
1
90h
农一共阳极数码管段码对照衣
（-）读键子程序设计
为了实现键盘的数据输入功能和命令处理功能，每个键都有其处理子程序,为此每个键都对应一个码——键码。
为了得到被按键的键码，现使用行扫描法识别按键。
其程序框图如图八：
读键程序使用的是反转法读键，不管键盘矩阵的规模大小，均进行两次读键。
第一次所有列线均输出低电平，从所有读入键盘信息（行信息）；第二次所有行线均输出低电平，从所有行线读入键盘信息（列信息）。
将两次读键信息进行组合就可以得到按键的特征编码，然后通过查表得到按键的顺序编码。
将各特征编码按希望的顺序排成一张表，然后用当前读得的特征码来查表。
当表中有该特征码时，它的位置就是对应的顺序编码；当表中没有该特征码时，说明这是一个没有定义的键码，与没有按键（OFFH）同等看待。
图八计算键值子程序流程图
五、调试与仿真
下面用KEILuVision3与proteus仿真软件介绍十进制加法计算器的仿真与调试。
5.1KeilC51单片机软件开发系统
（-）系统的整体结构
C51.T.具包的整体结构中，其中uVision是C51forWindows的集成开发环境（IDE）,可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。
然后分別由C51编译器编译生成冃标文件CO13J）。
冃标文件可由LJL1351创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对冃标文件CABS）。
ABS文件由0H51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScopeSl或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对H标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。
（-）采用KEIL开发的89c51单片机应用程序步骤：
1.在uVision集成开发环境中创建新项冃（Project）,扩展文件名为.UV2,并为该项冃选定合适的单片机CPU器件（本设计采用ATMEL公司下的AT89C51）
2.用uVision的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM），也可以使C语言文件（扩展名.C）,并将该文件添加到项冃中去。
一个项冃文件可以包含多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。
3.通过uVision3的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及Debug调试器的功能。
4.对项Fl中的源文件进行编译连接，生成绝对冃标代码和可选的HEX文件，如杲出现编译连接错误则返回到第2步，修改源文件屮的错误后重构整个项冃。
5.对没有语法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将IIEX文件写入到单片机应用系统的ROM中。
5.2proteus的操作
（-）硬件电路图的接法操作
1•放置选择（删除）元器件
2.移动元器件
3.缩放视图
4.连接导线
5.仿真，调试
（-）单片机系统PROTEUS设计与仿真过程
Proteus强大的单片机系统设计与仿真功能，使它可成为单片机系统应用开发和改进手段Z-O全部过程都是在计算机上通过Proteus来完成的。
其过程一般也可分为三步：
1•在ISIS平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等，简称Proteus电路设计。
2•在Keil平台上进行单片机系统程序设计、编辑、汇编编译、代码级调试，最后生成冃标代码文件（*.hex）。
简称Proteus源程序设计和生成冃标代码文件。
3.在ISIS平台上将冃标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。
它在相当程度上反映了实际单片机系统的运行情况。
简称Proteus仿真。
（三）Proteus中课程设计的仿真结果
在Proteus中将硬件电路全部接好以后，将Keil屮生成的.hex文件导入到单片机中，点击开始仿真按钮，电路开始仿真。
可以观察到：
数码管显示“000”；分别依次按下按键“5”、“+”、“6”和“二”，可以看到数码管显示“11”:
也可以分别调试其它功能键，结果发现调试结果与预期的理论值和吻合，即本次课设已成功。
总的仿真原理电路图见附录1图九。
六、心得体会
为期一周的单片机课程设计终丁•结朿了，通过紧张的工作，完成了我们的设计任务-十进制加法计算器。
总的来说，这次课程设计是比较成功的。
当然，这其中也经历了许多坎坷，但是在我的坚持不懈下，在老师的细心指导下，在同学们的热情帮助下，最终克服了种种困难，取得了成功。
刚开始接到这个计算器的课程设计任务时，因为以前做过类似的题冃，于是在脑海屮初步构建了编写程序的一些控制程序。
但是由于缺乏编写大量程序的经验，不能如行云流水般的将全部的各部分代码写出，于是去网上查找相关资料，了解计算器的输入控制原理、运算处理以及显示的原理。
了解Z后自己尝试编写程序，在此过程中，其中键盘扫描和动态扫描显示扫描程序困扰了我很久，经过三四天的辛苦丁•作，终丁•初步把所需要的程序编好了，于是就用Ke订uversion3进行仿真，在仿真期间也发现了许多错误，基本上都是平日容易犯的错误，比如忘记了子程序标号、死循环程序、标点符号的漏写等。
经过反复的编译差错，仿真编译通过后，于是廿始在Proteus中连硬件电路，全部接完电路Z后将Ke订生成的.Ilex文件导入进行仿真，发现软件与硬件不能够对应协调工作，于是分别对软件和硬件进行检查，经过反复的仿真调试，并且在同学的帮助和自己对每个子程序进行仿真观察下，终于在课设快结束时成功的调试出结果了。
这就是我这一周课设的经过，看似简单，过程却曲折艰辛。
通过这次课程设计，我进一步加深了对电子自动控制的了解。
并进一步熟练了对Keil和Proteus软件的操作。
在编写程序的过程屮，遇到了很多问题，使我发现自己以前学习上存在的不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，对单片机汇编语言掌握得不够好。
通过与同学探讨和请教老师，终于把问题都解决了，并加深了对计算器工作的原理的了解。
同时也掌握了做课程设计的一般流程，为以后的设计积累了一定的经验。
做课程设计时，先查阅相关知识，把原理吃透，确定一个大的设计方向，在按照这个方向分模块的把要实现的功能用流程图的形式展示。
学会了怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。
总Z,通过这次的设计,进一步了解了单片微型计算机及应用原理，收获很大，对软件编程、排错调试、查阅资料等方面得到较全面的锻炼和提高。
同时通过本次课程设计的学习，掌握了一种系统的研究方法，可以进行一些简单的编程，我还深深的体会到设计课的重要性和冃的性所在。
为了完成项冃，在网络上找到了许多相关的资料，大大扩充口己的知识面，使许多以前想解决却无法解决的困难迎刃而解。
将书本上的理论知识和实际有机地结合起来，从理论中得出结论。
锻炼了实际分析问题和解决问题的能力，提高了适应实际的能力，为今后的学习和实践打下了良好的基础。
此次课设还巩固和综合运用所学过的原理知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
参考文献
[1]周航慈•单片机应用程序设计技术（修订版）•北京航空大学出
版社
[2]张志良•单片机原理与控制技术•第2版.机械工业出版社
[3]康华光•电子技术基础（第5版）.高等教育出版社出版，2006
[4]蒋力培•单片微机系统实用教程（第1版）.机械工业出版社
[5]姜志海、刘连鑫•单片微型计算机原理及应用.电子工业出版社,
[6]
2011
图九总电路原理图
附录2
程序清单
YJ
EQU
50H
；结果存放
YJ1
EQU
51H
；中间结果存放
GONG
EQU
52H
；功能键存放
ORG
OOH
START:
MOV
R3,#0
；初始化显ZF为空
MOV
GONG,#0
MOV
32H,#00H
MOV
33H,#00H
MOV
34H,#OOH
MLOOP:
CALL
DISP
；调显ZF子程序
WAIT:
CALL
TESTKEY
；判断有无按键
JZ
WAIT
CALL
GETKEY
；读键
INC
R3
；按键个数
CJNE
A,#0,NEXT1
；判断是否数字键
LJMP
E1
；转数字键处理
NEXT1:
CJNE
A,#1,NEXT2
LJMP
E1
NEXT2:
CJNE
A,#2,NEXT3
LJMP
E1
NEXT3:
CJNE
A,#3,NEXT4
LJMP
El
NEXT4:
CJNE
A,#4,NEXT5
LJMP
E1
NEXT5:
CJNE
A,#5,NEXT6
LJMP
E1
NEXT6:
CJNE
A,#6,NEXT7
LJMP
El
NEXT7:
CJNE
A,#7,NEXT8
LJMP
E1
NEXT8:
CJNE
A,#8,NEXT9
LJMP
E1
NEXT9:
CJNE
A,#9,NEXT10
LJMP
E1
NEXT1O:
CJNE
A,#10,NEXT11
；判断是否功能键
LJMP
E2
；转功能键处理
NEXT11:
CJNE
A,#11,NEXT12
LJMP
E2
NEXT12:
CJNE
A,#12,NEXT13
LJMP
E2
NEXT13:
CJNE
A,#13,NEXT14
LJMP
E2
NEXT14:
CJNE
A,#14,NEXT15
LJMP
E2
NEXT15:
LJMP
E3
；判断是否清除键
E1:
CJNE
R3,#1,N1
；判断第几次按键
LJMP
E11
；为第一个数字
N1:
CJNE
R3,#2,N2
LJMP
E12
;为第二个数字
N2:
CJNE
R3,#3,N3
LJMP
E13
；为第三个数字
N3:
LJMP
E3
;第四个数字转溢出
E11:
MOV
MOV
R4,A
34H,A
;输入值暂存R4
:
揄入值送显示缓存
MOV
33H,#00H
MOV
32H,#00H
LJMP
MLOOP
；等待再次输入
E12:
MOV
R7,A
；个位数暂存R7
MOV
B,#10
MOV
A,R4
MUL
AB
；十位数
ADD
A,R7
MOV
R4,A
;输入值存R4
MOV
32H,#00H
:
揄入值i关显示缰存
MOV
33H,34H
MOV
34H,R7
LJMP
MLOOP
E13:
MOV
R7,A
MOV
B,#10
MOV
A,R4
MUL
AB
JB
OV,E3
;输入溢出
ADD
A,R7
JB
CY,E3
;输入溢出
MOV
R4,A
MOV
32H,33H
;输入值送显示缓存
MOV
33H,34H
MOV
34H,R7
LJMP
MLOOP
E3:
MOV
R3,#0
；按键次数清零
MOV
R4,#0
;输入值清零
MOV
YJ,#O
;计算结果清零
MOV
GONG,#0
；功能键设为零
MOV
32H,#00H
；显示清空
MOV
33H,#00H
MOV
34H,#00H
LJMP
MLOOP
E2:
MOV
34H,#00H
MOV
33H,#00H
MOV
32H,#00H
MOV
RO,GONG
;与上次功能键交换
MOV
GONG,A
MOV
A,RO
CJNE
A,#10,N21
；判断功能键
LJMP
JI
升级会员 