基于AT89C51单片机的计算器及时钟设计.docx
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基于AT89C51单片机的计算器及时钟设计
一、设计任务和性能指标
1.1设计任务………………………………………………………………….………………….………….……………………1
1.2设计指标…………………………………………….………………………………….…………………………………….1
二、设计方案..................................................................................................................1
三、硬件设计…………………………………………………………………………………………………………….2
3.1单片机最小系统……………………………………………………………………...................................2
3.2键盘接口电路……………………………………………………………………2
3.3LCD显示电路………………………………………..……………….…………3
3.4按键监视电路…………………………………………………………..………4
四、系统软件设计………………………………………………………………………………………………..4
仿真演示……………………………………………………………..………………14
五、心得体会...............................................................................................................1
一、设计和性能指标
1.1设计任务
编写程序并将程序下载到51单片机的开发板上实现加、减、剩和除法运算和时钟显示并用1602液晶显示器显示出来。
1.2性能指标
1.能实现八位的整数加、减、剩和除法运算。
2.有清零功能。
3.可以实现连续的整数加、减、剩、除运算。
4.可以通过按键实现计算器与时钟之间的切换。
5.时钟可以通过设置键设置时间。
6.在用计算器的同时时钟也在同时运行，使时间不会错误。
7.按键按下可以发出按键声。
二、设计方案
按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、监测模块、显示模块、键扫描接口电路共四个模块组成。
主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。
键盘电路采用4*4矩阵键盘电路和4个独立按键。
显示模块采用1602液晶显示器。
整个单片机的接口电路：
P1用于液晶的数据传输和位置传输。
P20，P21，P22，分别用于对1602的控制。
P1用于矩阵按键和独立按键。
P30，P31用于单片机的数据下载。
除以上端口和电源等端口以外其它端口处于空闲状态。
三、系统硬件设计
3.1单片机最小系统
单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。
主控芯片选取AT89C51芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。
晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取22uF。
3.2键盘接口电路
计算器所需按键有：
数字键：
’1’，’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’功能键：
’+’,’-‘,’*’,’/’,’=’,’C（清零）’共十六个
扩展键：
时间的设置键三个和切换键一个共四个。
采用4*4矩阵键盘，和四个独立按键键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P0.0~P0.7，这样扫描P0口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P0口的扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘的功能。
3.3LCD显示电路
P1用于液晶的数据传输和位置传输，P20，P21，P22，分别用于对1602的控制。
计算器的液晶显示位置为，0x85~0xff；
3.4按键监视电路
按键监视电路就是在按键时，发出声音提醒，以确保输入数字有效。
这里就采用蜂鸣器作为示音设备。
用p2.5口输出低电平实现蜂鸣。
四、系统软件设计
#include
sbitled=P2^5;
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^2;
unsignedcharx[8],v3;//计算机变量
inta,b,c,d,e,f,h,i,j,k,n;
unsignedlonginta1,g,m,l;
intv,v1;
charz1=0x30;//时钟变量
intw,w1,q1,q2,q3;
unsignedchars[13];
unsignedcharweikong[]={0xcc,0xcb,0xc9,0xc8,0xc6,0xc5,0x8f,0x89,0x88,0x86,0x86,0x83,0x82};
unsignedcharanjian[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77};//按键扫描数组
voidyanshi（intd）//延时程序
{
inti,j;
for（i=1;ifor（j=1;j<10;j++）;
}
voidshuji（unsignedchar*v3）
{
while（*v3!
='\0'）
{
RS=1;
EN=1;
P1=*v3;
*v3++;
yanshi（10）;
EN=0;
}
}
voidweizhi（unsignedchari）//液晶显示位置
{
RS=0;
EN=1;
P1=i;
yanshi（10）;
EN=0;
}
voidshuju（unsignedcharj）//液晶显示数据
{
RS=1;
EN=1;
P1=j;
yanshi（10）;
EN=0;
}
voidmain（）//主程序
{
abc:
TMOD=0x01;//定义定时器及中断
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
TR0=1;
ET0=1;EA=1;PT0=1;
RW=0;
weizhi（0x01）;//液晶清屏
weizhi（0x06）;
weizhi（0x0c）;
weizhi（0x38）;
while
（1）
{
weizhi（0xcc）;//液晶的时钟显示数据
shuju（z1+s[0]）;
weizhi（0xcb）;
shuju（z1+s[1]）;
weizhi（0xca）;
shuju（0x3a）;
weizhi（0xc9）;
shuju（z1+s[2]）;
weizhi（0xc8）;
shuju（z1+s[3]）;
weizhi（0xc7）;
shuju（0x3a）;
weizhi（0xc6）;
shuju（z1+s[4]）;
weizhi（0xc5）;
shuju（z1+s[5]）;
weizhi（0x80）;
shuju（0x32）;
weizhi（0x81）;
shuju（0x30）;
weizhi（0x82）;
shuju（z1+s[12]）;
weizhi（0x83）;
shuju（z1+s[11]）;
weizhi（0x84）;
shuju（'-'）;
weizhi（0x85）;
shuju（z1+s[10]）;
weizhi（0x86）;
shuju（z1+s[9]）;
weizhi（0x87）;
shuju（'-'）;
weizhi（0x88）;
shuju（z1+s[8]）;
weizhi（0x89）;
shuju（z1+s[7]）;
weizhi（0x8a）;
if（s[6]==0）
shuji（"Monday"）;
if（s[6]==1）
shuji（"Tuesday"）;
if（s[6]==2）
shuji（"Wednesday"）;
if（s[6]==3）
shuji（"Thursday"）;
if（s[6]==4）
shuji（"Friday"）;
if（s[6]==5）
shuji（"Saturday"）;
if（s[6]==6）
shuji（"Sunday"）;
if（P0==0xfd）//时钟设置按键扫描，
{q1++;
while
（1）//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值
{
P0=0xff;
yanshi（150）;
if（P0==0xff）
break;
}
}
if（P0==0xfb）
{q2++;
while
（1）//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值
{
P0=0xff;
yanshi（150）;
if（P0==0xff）
break;
}
}
if（P0==0xf7）
{q3++;
while
（1）//死循环，放开按键时跳出，以免多次循环赋值
{
P0=0xff;
yanshi（150）;
if（P0==0xff）
break;
}
}
if（q1==1）//判别是否按下设置键
{
for（v=0;v<12;v++）//按下设置键后再判别光标在什么位置
if（v==q2）
{
weizhi（weikong[v]）;
shuju（0xfe）;
if（q3==1）//时间设置
{
s[v]++;
q3=0;
}
}
}
if（q1==2）
q1=0;
if（q2==14）
q2=0;
P0=0xff;
yanshi（250）;
if（P0==0xfe）//判断是否按下切换按键
{
x[0]=0xce;
while
（1）//死循环，在按键放开时跳出
{
P0=0x0f;
if（P0==0x0f）
break;
}
weizhi（0x01）;//清屏，进入计算器模式
weizhi（0x06）;
weizhi（0x0c）;
weizhi（0x38）;
while
（1）
{
P0=0xff;
yanshi（300）;
if（P0==0xfe）//判断是否按下切换按键
{
while
（1）//死循环，在按键放开时跳回时钟模式
{
P0=0x0f;
if（P0==0x0f）
gotoabc;
}
}
weizhi（0x8f）;//计算器显示部分
shuju（0xfe-x[0]）;
weizhi（0x8e）;
shuju（0xfe-x[1]）;
weizhi（0x8d）;
shuju（0xfe-x[2]）;
weizhi（0x8c）;
shuju（0xfe-x[3]）;
weizhi（0x8b）;
shuju（0xfe-x[4]）;
weizhi（0x8a）;
shuju（0xfe-x[5]）;
weizhi（0x89）;
shuju（0xfe-x[6]）;
weizhi（0x88）;
shuju（0xfe-x[7]）;
P0=0x0f;
if（P0!
=0x0f）//按键扫描
yanshi（20）;
if（P0!
=0x0f）
{
a=P0;
P0=0xf0;
yanshi（10）;
b=a|P0;
for（c=0;c<16;c++）
{
if（c<10）//判断按下0～9数字建并给显示变量赋值
{
if（b==anjian[c]）
{
k=j;//赋值部分
j=i;
i=h;
h=f;
f=e;
e=d;
d=n;
n=c;
x[0]=0xce-n;
x[1]=0xce-d;
x[2]=0xce-e;
x[3]=0xce-f;
x[4]=0xce-h;
x[5]=0xce-i;
x[6]=0xce-j;
x[7]=0xce-k;
}
}
if（c>11）//判断加减剩除
{
if（b==anjian[c]）
{
a1=c-11;
if（a1==1）
{
weizhi（0x85）;
shuju（'+'）;
}
if（a1==2）
{
weizhi（0x85）;
shuju（'-'）;
}
if（a1==3）
{
weizhi（0x85）;
shuju（'*'）;
}
if（a1==4）
{
weizhi（0x85）;
shuju（'/'）;
}
g=n+d*10+e*100+f*1000+h*10000+i*100000+j*1000000+k*10000000;//将加数或除数或减数或剩数的值保存
x[0]=0;
x[1]=0;
x[2]=0;
x[3]=0;
x[4]=0;
x[5]=0;
x[6]=0;
x[7]=0;
d=0;
e=0;
f=0;
h=0;
i=0;
j=0;
k=0;
n=0;
}
}
if（c==11&&b==anjian[11]）//判断按下‘=’键
{
m=n+d*10+e*100+f*1000+h*10000+i*100000+j*1000000+k*10000000;//将被除数或被减数或被加数或被剩数的值保存
if（a1==1）//判断是做的加或减或剩或除并做相应的计算
l=g+m;
if（a1==2）
l=g-m;
if（a1==3）
l=g*m;
if（a1==4）
l=g/m;
x[0]=0xce-l%10;//将计算出来的值一一的显示出来
x[1]=0xce-l%100/10;
x[2]=0xce-l%1000/100;
x[3]=0xce-l%10000/1000;
x[4]=0xce-l%100000/10000;
x[5]=0xce-l%1000000/100000;
x[6]=0xce-l%10000000/1000000;
x[7]=0xce-l%100000000/10000000;
d=l%10;
d=l%100/10;
e=l%1000/100;
f=l%10000/1000;
h=l%100000/10000;
i=l%1000000/100000;
j=l%10000000/1000000;
k=l%100000000/10000000;
weizhi（0x85）;//将显示的符号清屏
shuju（0xfe）;
}
if（c==10&&b==anjian[c]）//判断按下清零键并清零
{
x[0]=0xce;
x[1]=0;
x[2]=0;
x[3]=0;
x[4]=0;
x[5]=0;
x[6]=0;
x[7]=0;
d=0;
e=0;
f=0;
h=0;
i=0;
j=0;
k=0;
n=0;
l=0;
g=0;
m=0;
weizhi（0x85）;
shuju（0xfe）;
}
}
v1=0;
for（v=7;v>0;v--）//将最高位后前的零清屏
{
if（x[v]==0xce）
v1++;
if（x[v]!
=0xce）
break;
}
for（v=7,v1;v1>0;v--,v1--）
x[v]=0;
while
（1）//死循环，按键放开时跳出，以免多次做数学计算；
{
led=0;//led为按键声音控制，给与低电瓶，按键按下时峰吟
P0=0x0f;
if（P0==0x0f）
break;
}
led=1;
}
}
}
}
}
voidINT0ISQ（）interrupt1//定时器中断
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
w++;
if（w==20）//秒十分的自加进位及置零判断
{
w=0;
s[0]++;
}
if（s[0]==10）
{
s[1]++;
s[0]=0;
}
if（s[1]==6）
{
s[2]++;
s[1]=0;
}
if（s[2]==10）
{
s[3]++;
s[2]=0;
}
if（s[3]==6）
{
s[4]++;
s[3]=0;
}
if（s[4]==10）
{
s[5]++;
s[4]=0;
}
if（s[4]==4&&s[5]==2）//星期，年，月，日，的进位判断
{
s[4]=0;
s[5]=0;
s[6]++;
s[7]++;
}
if（s[6]==8）
s[6]=0;
if（s[7]==10）
{
s[8]++;
s[7]=0;
}
if（s[7]==1&&s[8]==3）
{
s[9]++;
s[7]=1;
s[8]=0;
}
if（s[11]==10）
{
s[10]++;
s[9]=0;
}
if（s[9]==3&&s[10]==1）
{
s[11]++;
s[9]=1;
s[10]=0;
}
if（s[11]==10）
{
s[12]++;
s[11]=0;
}
}
五、仿真图演示
1、整体布局
2、实现加减剩除运算
（1）加运算（12+12=24）
（2）减运算（1367885-56791=1311094）
（3）剩运算（1326*237=314262）
（4）除运算（314262/1326=237）
3、时钟与计算器的切换
切换前切换后
4、时钟的设置
设置前设置后
六、心得体会
通过本次课程设计对AT89C51单片机更加的了解了，提升了自己对程序的编写及修改能力，提升了自己的团队协作能力。
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