单片机课程设计简易计算器.docx
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单片机课程设计简易计算器
4×4键盘的简易计算器和LED数码管的显示
1、设计要求
1、设计一个十六个按键的矩阵式计算器的模拟系统。
2、该系统具有加减乘除等功能。
3、用Proteus7仿真工作的全过程。
4、有相应的实物图
5、掌握4×4矩阵式键盘程序识别原理，掌握4×4矩阵式键盘按键的设计方法。
2、设计思想
2.1硬件设计思想
用单片机的并行口P1连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P1.0－P1.7各管脚作输入线，以单片机的P2.0－P2.7和P0.0—P0.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0－9”的序号。
键盘中对应按键的序号排列如图（１）所示。
数字0、1、2、3接X0；4、5、6、7接X1；8、9、10、11接X2；12、13、14、15接X3。
即16个按钮空接，即十六个键一端低电平，另一端接高电平；当按下任意一个按钮时显示对应数字。
该系统可以实现四则运算，当分别按下2个数字，再按任意一个功能键即可实现相应的运算。
2.2软件设计思想
整个程序可以实现十进制内的加减乘除，其中包含了延时子程序（去抖动），加法、减法、除法、乘法等子程序。
（1）按键的识别
判断键盘上有无按键闭合，先判断行线X0—X3输出低电平“0”，然后判断列线Y0—Y3的状态，若为全1，即列线全为高电平，说明键盘上没有按键闭合，若Y0—Y3不全为1，说明有键按下。
（2）消抖处理
当判断有键按下后，需要进行消除抖动，这里使用了软件方法即程序中采用时间延时0.5秒，待信号稳定后再判别键盘的状态，若有键按下，则再进行键号的计算。
（3）判别键号
先判断行线X0—X3是否有输出低电平“0”，若有键按下，则相应的列线也为低电平“0”，例如行线X1输出为低电平“0”，且列线Y2为低电平，即X1与Y2相交的键被按下，进行键号=行号*4+列号的计算。
（4）显示结果
显示器接高电频，左边显示器接P0，右边显示接P2，当按下一个数字时右显示器显示相应的数字，按第2个数字时左边显示器显示相应数字；当进行除法运算时，除的的数据要看接口P0.7接高还是低电频，低电频则结果为几点几，为高电频则几十几。
其它运算直接看数据即可。
3、电路原理与电路图
3.1电路原理
单片机最小系统。
一个AT89C51单片机做为控制电路，运用其P0、P1口来控制数码管和键盘，通过P0和P2口来显示键值（0~9）。
通过P1口来控制键盘。
3.2电路原理图
图3.1电路原理图
4、流程图与算法描述
4.1流程图
开始
P1口高四位置一
扫描键盘
按下键？
消除抖动
计算键入的值
十进制？
送入P2口显示第一次键入的值
消除抖动
计算键入的值
十进制？
送入A
按下键？
N
N
Y
Y
Y
Y
N
N
送入P0显示第二次送入的值
再按一次键
加法？
减法？
乘法？
除法？
结束
N
N
Y
Y
Y
Y
N
把结果送入P0，P2口，P0存十位，P2存个位
图4.1主程序流程图
开始
R7送100
R5送10
R6送250
R5减一为0？
R6减一为0？
R7减一为0？
返回
N
N
N
Y
Y
Y
图4.2延时子程序流程图
Y
4.2算法描述
1、设计一个延时子程序，延时0.5s。
本程序通过两个DJNZ的语句来实现。
延时程序的代码段如下:
DELAY:
MOVR7,#100D
DEL1:
MOVR6,#250D
DEL2:
MOVR5,#10D
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL2
DJNZR7,DEL1
RET
2、仅实现十进制的加减乘除运算。
CJNE是判断两个数是否相等，不想等则转移，代码段如下：
M0:
CJNER1,#10D,M1
LJMPL1
M1:
CJNER1,#11D,M2
LJMPL1
M2:
CJNER1,#12D,M3
LJMPL1
M3:
CJNER1,#13D,M4
LJMPL1
M4:
CJNER1,#14D,M5
LJMPL1
M5:
CJNER1,#15D,M6
LJMPL1
M6:
RET;返回重新按入新的键号
5、仿真结果
5.1仿真结果
1、加法仿真如下：
（1加2）
图5.1加法仿真结果图
图5.2加法仿真结果图
2、减法仿真如下：
（2减3）
图5.3减法仿真结果图
图5.4减法仿真结果图
3、乘法仿真如下：
（3乘以2）
图5.5乘法仿真结果图
申
图5.6乘法仿真结果图
4、除法仿真如下：
（2除以4）
图5.7除法仿真结果图
图5.8除法仿真结果图
5、复位仿真如下：
图5.10复位仿真结果图
6、源程序
ORG0000H
L1:
LCALLSCAN
MOV40H,32H;将键号保存在40H
MOVR1,40H;暂存在R1
LCALLM0
LCALLXY1
MOVP0,#0FFH;使P0口置1
LCALLSCAN
MOV41H,32H;将键号保存在41H
MOVR1,41H;暂存在R1
LCALLM0
LCALLXY2
L2:
LCALLSCAN
MOV42H,32H
MOVR7,42H
CJNER7,#10D,L3;是否进行加法运算
MOVA,40H
ADDA,41H
MOVB,#10D
DIVAB;商存在A中即十位，余数存在B中即个位
CJNEA,#00H,L8;判断十位是否为0，不为0跳转
MOVP0,#0FFH;置1不显示
LJMPL9
L8:
MOV32H,A
LCALLXY2;商非0则调用显示十位数
L9:
MOV32H,B
LCALLXY1;调用显示个位数
LJMPL1
l3:
CJNER7,#11,l4;是否进行减法运算
MOVA,40H
SUBBA,41H;结果存在A
JBACC.7,N1;判断正负
MOV32H,A
MOVP0,#0FFH
LCALLXY1;减法结果为正
LJMPL1
N1:
MOVP0,#0BFH;显示负号
MOVA,41H
SUBBA,40H
ADDA,#1D
MOV32H,A
LCALLXY1;显示结果
LJMPL1
l4:
CJNER7,#12,l5;是否进行乘法运算
MOVA,40H
MOVB,41H
MULAB;结果存在A中
MOV50H,A
MOVB,#10D
DIVAB;商存在A中即十位，余数存在B中即个位
CJNEA,#00H,L10;判断十位是否为0，不为0跳转
MOVP0,#0FFH;置1不显示
LJMPL11
L10:
MOV32H,A
LCALLXY2
L11:
MOV32H,B
LCALLXY1
LJMPL1
l5:
CJNER7,#13,l6;是否进行除法运算
MOVA,40H
MOVB,41H
DIVAB;X/Y除法
MOVR6,B
CJNER6,#00H,L12;判断余数是否为0，不为0跳转
MOVP0,#0FFH;置1不显示十位
MOV32H,A
LCALLXY1
LJMPL13
L12:
MOV32H,A
LCALLXY2;p0显示小数点前的数
CLRP0.7;有小数点
MOVA,B
MOVB,#10D
MULAB;余数的十倍
MOVB,41H
DIVAB;余数的十倍再除以除数
MOV32H,A;结果保留小数点后一位
LCALLXY1;p2显示小数点后的数
L13:
LJMPL1
l6:
CJNER7,#0D,L7
CJNER7,#1D,L7;屏蔽十进制，实现加减乘除
CJNER7,#2D,L7
CJNER7,#3D,L7
CJNER7,#4D,L7
CJNER7,#5D,L7
CJNER7,#6D,L7
CJNER7,#7D,L7
CJNER7,#8D,L7
CJNER7,#9D,L7
CJNER7,#14D,L7;屏蔽E、F
CJNER7,#15D,L7
L7:
LJMPL2
SCAN:
MOVP1,#0F0H;P1口高4位置1
JNBP1.4,Y0;判断Y0列是否有键按下，有就跳至Y0
JNBP1.5,Y1
JNBP1.6,Y2
JNBP1.7,Y3
LJMPSCAN;无键按下继续扫描
Y0:
MOV31H,#00H;列线Y0有键按下
MOVP1,#0FEH
JNBP1.4,X0;判断X0横是否有键按下
MOVP1,#0FDH
JNBP1.4,X1;判断X1横是否有键按下
MOVP1,#0FBH
JNBP1.4,X2;判断X2横是否有键按下
MOVP1,#0F7H
JNBP1.4,X3;判断X3横是否有键按下
LJMPY0;返回继续判断
Y1:
MOV31H,#01H;列线Y1有键按下
MOVP1,#0FEH
JNBP1.5,X0
MOVP1,#0FDH
JNBP1.5,X1
MOVP1,#0FBH
JNBP1.5,X2
MOVP1,#0F7H
JNBP1.5,X3
LJMPY1
Y2:
MOV31H,#02H;列线Y2有键按下
MOVP1,#0FEH
JNBP1.6,X0
MOVP1,#0FDH
JNBP1.6,X1
MOVP1,#0FBH
JNBP1.6,X2
MOVP1,#0F7H
JNBP1.6,X3
LJMPY2
Y3:
MOV31H,#03H;列线Y3有键按下
MOVP1,#0FEH
JNBP1.7,X0
MOVP1,#0FDH
JNBP1.7,X1
MOVP1,#0FBH
JNBP1.7,X2
MOVP1,#0F7H
JNBP1.7,X3
LJMPY3
X0:
MOV30H,#00H;行线X0有键按下
LCALLDELAY;0.5s延时消除抖动
LJMPJS;跳转键值计算程序
X1:
MOV30H,#01H;行线X1有键按下
LCALLDELAY
LJMPJS
X2:
MOV30H,#02H;行线X2有键按下
LCALLDELAY
LJMPJS
X3:
MOV30H,#03H;行线X3键按下
LCALLDELAY
LJMPJS
JS:
MOVA,30H;计算键入的值
MOVB,#04H
MULAB
ADDA,31H
MOV32H,A
RET
XY1:
MOVA,32H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A;显示第一次按入的键号及结果的个位
RET
XY2:
MOVA,32H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A;显示第二次按入的键号及结果的十位
RET
DELAY:
MOVR7,#100D;延时0.5s子程序
DEL1:
MOVR6,#250D
DEL2:
MOVR5,#10D
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL2
DJNZR7,DEL1
RET
M0:
CJNER1,#10D,M1;仅实现十进制的加减乘除运算
LJMPL1
M1:
CJNER1,#11D,M2
LJMPL1
M2:
CJNER1,#12D,M3
LJMPL1
M3:
CJNER1,#13D,M4
LJMPL1
M4:
CJNER1,#14D,M5
LJMPL1
M5:
CJNER1,#15D,M6
LJMPL1
M6:
RET;返回重新按入新的键号
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H
DB82H,0F8H,80H,90H,88H,83H
DB0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH
END
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