c51的简易计算器单片机课程设计.docx
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c51的简易计算器单片机课程设计
单片机课程设计
题目名称基于51单片机的简易计算器
学生学院____信息工程学院_______
专业班级信息工程（应用电子方向）12
（2）班
姓名______虞君权__________
学号3*********
指导教师______李优新___
2015年1月15
一、课程设计的内容
本次课程设计的内容从下面两个方面任选一个：
一是在学院的单片机实验平台上进行，开发一个基于单片机与PWM技术的灯光调节系统，主要开发内容为按键定义、输入与防抖动技术、PWM调节技术以及显示技术等程序设计。
二是利用51系列单片机及必要的外围芯片、输入输出等接口电路设计开发一个简易的单片机系统，在此基础上，自行设计一个单片机应用程序来实现一些实用的功能。
通过这些内容的设计、开发、安装、调试等一系列工作，熟练掌握单片机系统的开发流程与工作机理，加深对所学课程知识的理解与把握，为将来相关的研究开发工作打下坚实的基础。
二、设计内容
本次实验的任务就是要以51系列单片机为核心实现一个简易计算器计算器，它的结构非常简单，外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成，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。
三、方案论证
经分析，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（中断式，扫描式，反转式）
用户设计行列键盘接口，一般常采用3种方法读取键值。
一种是中断式，外两种是扫描法和反转法。
中断式：
在键盘按下时产生一个外部中断通知CPU，并由中断处理程序通过不同的地
址读取数据线上的状态，判断哪个案件被按下。
本实验采用中断式实现用户键盘接口。
扫描法：
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。
反转法：
先将所有行扫描线输出低电平，读列值。
若列值有一位是低，则表明有键按下，
读列值；然后所有列扫描线输出低电平，再读行值。
根据读到的值组合就可以查表1得到的
键码。
这个就仁者见仁智者见智了，不过如果熟悉了扫描式，建议果断升级自己的硬件（很简单加个74LS08与门），故采用节省CPU的中断式扫描电路。
⒊）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。
四、硬件电路的设计
2．1硬件设计电路框图
2．2硬件设计电路的元件清单
器件名称
数量
AT89C51
1
按键
17
10K电阻
9
电容22uF
1
LCD1602
1
晶振12MHz
1
电容30pF
2
5K电位器
1
2．3硬件设计电路图
将4*4的键盘直接接在P2口上，用P0口作为LCD的显示输出，P3.2口的INT0作为外部中断位。
五、软件设计程序及描述
本程序组成可分为3个模块：
矩阵键盘模块，LCD显示模块，和运算模块
六、硬软件的调试及方法
我个人遇到的主要问题出现在LCD1602上，要不是我自己买了块新的LCD恐怕我的结论，就只能在软件仿真实现了。
硬件上：
在不加芯片调试时，LCD1602只显示一排全黑，一般说明该元件是好的。
（但也不一定，我那时就一直认为我的元件没坏）；给15，16管脚分别接上+5v和0v,测试背光是否完好；给VEE接上电位器，检查对比度是否可调；
七、实验结果与性能达标
我的计算器能准确进行包括整数及小数的加减乘除四则运算。
八、实验改进与心得体会
这个实验给我的感觉，硬件和软件上都不是很难。
在将烧写进单片机芯片之前，进行过仿真，所以方便很多，觉得proteus软件在逻辑电路仿真中非常有用，特别是进行单片机的仿真。
我在这次实验上，又加深了对单片机的认识和理解，感觉收获的更多。
下面是源代码：
#include
#include
#include
#include
#include
sbitRS=P1^2;
sbitRW=P1^1;
sbitE=P1^0;//定义lcd端口，RS：
数据、命令选择端，RW：
读、写选择端
sbitH1=P2^4;
sbitH2=P2^5;
sbitH3=P2^6;
sbitH4=P2^7;
charinput,flag,f,i;//定义每次的输入input，和对输入的分类标志flag
charbuf[16]="",num1[10]="",num2[10]="",result[16]="",sign;
floattemp;
voiddelay（unsignedcharx）//延时函数
{
unsignedchary;
for（;x>0;x--）
for（y=0;y<=110;y++）
;
}
voiddelay_4nop（）//延时函数
{
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
}
voidkeyscan（）//矩阵键盘扫描函数
{
P2=0XF7;
if（H1==0）
{
delay（10）;
if（H1==0）
{
input='0';//扫描按键0，下面同理
flag=1;
}
while（H1==0）
;
}
P2=0XF7;
if（H2==0）
{
delay（10）;
if（H2==0）
{
input='.';
flag=1;
}
while（H2==0）
;
}
P2=0XF7;
if（H3==0）
{
delay（10）;
if（H3==0）
{
input='=';
flag=3;
}
while（H3==0）
;
}
P2=0XF7;
if（H4==0）
{
delay（10）;
if（H4==0）
{
input='/';
flag=2;
}
while（H4==0）
;
}
P2=0XFB;
if（H1==0）
{
delay（10）;
if（H1==0）
{
input='1';
flag=1;
}
while（H1==0）
;
}
P2=0XFB;
if（H2==0）
{
delay（10）;
if（H2==0）
{
input='2';
flag=1;
}
while（H2==0）
;
}
P2=0XFB;
if（H3==0）
{
delay（10）;
if（H3==0）
{
input='3';
flag=1;
}
while（H3==0）
;
}
P2=0XFB;
if（H4==0）
{
delay（10）;
if（H4==0）
{
input='*';
flag=2;
}
while（H4==0）
;
}
P2=0XFD;
if（H1==0）
{
delay（10）;
if（H1==0）
{
input='4';
flag=1;
}
while（H1==0）
;
}
P2=0XFD;
if（H2==0）
{
delay（10）;
if（H2==0）
{
input='5';
flag=1;
}
while（H2==0）
;
}
P2=0XFD;
if（H3==0）
{
delay（10）;
if（H3==0）
{
input='6';
flag=1;
}
while（H3==0）
;
}
P2=0XFD;
if（H4==0）
{
delay（10）;
if（H4==0）
{
input='-';
flag=2;
}
while（H4==0）
;
}
P2=0XFE;
if（H1==0）
{
delay（10）;
if（H1==0）
{
input='7';
flag=1;
}
while（H1==0）
;
}
P2=0XFE;
if（H2==0）
{
delay（10）;
if（H2==0）
{
input='8';
flag=1;
}
while（H2==0）
;
}
P2=0XFE;
if（H3==0）
{
delay（10）;
if（H3==0）
{
input='9';
flag=1;
}
while（H3==0）
;
}
P2=0XFE;
if（H4==0）
{
delay（10）;
if（H4==0）
{
input='+';
flag=2;
}
while（H4==0）
;
}
}
bitlcd_bz（）//测试lcd是否忙碌，result=1表示忙，=0表示不忙
{
bitBF;
RS=0;
RW=1;
E=1;
delay_4nop（）;
BF=（bit）（P0&0x80）;
E=0;
returnBF;
}
voidlcd_wcmd（unsignedcharcmd）//对lcd写指令
{
while（lcd_bz（））;//当LCD不忙碌时才写入指令
RS=0;
RW=0;
E=0;
delay_4nop（）;
P0=cmd;
delay_4nop（）;
E=1;
delay_4nop（）;//当E由1变为0时开始执行指令
E=0;
}
voidlcd_wdat（unsignedchardat）//对lcd写数据
{
while（lcd_bz（））;//当LCD不忙碌时才写入指令
RS=1;
RW=0;
E=0;
delay_4nop（）;
P0=dat;
delay_4nop（）;
E=1;
delay_4nop（）;
E=0;
}
voidlcd_init（）//lcd初始化
{
lcd_wcmd（0x38）;//8位总线，双行显示，显示5*7的点阵字符
delay（4）;
lcd_wcmd（0x0c）;//开lcd显示，无光标，光标不闪烁
delay（4）;
lcd_wcmd（0x06）;//光标右移，屏幕上的所有文字不移动
delay（4）;
lcd_wcmd（0x01）;//清显示
delay（4）;
}
voidlcd_display（chara[]）//lcd显示输入输出结果的函数
{
unsignedcharj;
delay_4nop（）;
lcd_wcmd（0x00+0x80）;//设置显示的位置
j=0;
while（a[j]!
='\0'）
{
delay_4nop（）;
lcd_wdat（a[j]）;//显示的内容
j++;
}
delay_4nop（）;
}
voidnull（char*a）//清空一个字符数组的函数
{
unsignedcharj=0;
while（*（a+j）!
='\0'）
{
*（a+j）='\0';
j++;
}
}
voidcopy（char*a,char*b）//将指针b所指字符串复制到指针a所指字符串
{
unsignedcharj=0;
while（*（b+j）!
='\0'）
{
*（a+j）=*（b+j）;
j++;
}
}
voidsimplify_result（char*a）//去除结果的尾数中多余的零和小数点的函数
{
unsignedcharj=15;
while（（（*（a+j）=='\0'）||（*（a+j）=='0'）||（*（a+j）=='.'））&&（j>0））
{
if（*（a+j）=='0'）
*（a+j）='\0';
elseif（*（a+j）=='.'）
{
*（a+j）='\0';
break;
}
j--;
}
}
temp_to_buf（）//将运算结果temp转移到buf（）显示出来，并准备好下一次运算的函数
{
unsignedcharj;
sprintf（result,"%.5f",temp）;
null（buf）;
sign='\0';
simplify_result（result）;
copy（buf,result）;
j=0;
while（buf[j]!
='\0'）
j++;
i=j;
null（result）;
null（num1）;
null（num2）;
temp=0;
lcd_wcmd（0x01）;
return（result,buf,num1,num2,temp,i）;
}
voidequal_deal（）//等号的运算处理
{
unsignedcharj;
for（j=f+1;buf[j]!
='\0';j++）//将符号之后的数装进字符串num2[]
num2[j-f-1]=buf[j];
switch（sign）//根据之前输入的运算符号进行相应处理
{
case'+':
temp=strtod（num1,NULL）+strtod（num2,NULL）;//strtod（）为将字符串转换为浮点数的函数
break;
case'-':
temp=strtod（num1,NULL）-strtod（num2,NULL）;
break;
case'*':
temp=strtod（num1,NULL）*strtod（num2,NULL）;
break;
case'/':
temp=strtod（num1,NULL）/strtod（num2,NULL）;
break;
case'\0':
temp=strtod（buf,NULL）;
default:
break;
}
temp_to_buf（）;
}
voidmain（）
{
unsignedcharj;
lcd_init（）;//初始化LCD
delay（10）;
while
（1）
{
flag=0;
keyscan（）;
if（flag==1）//当输入为数字时，将其装进buf[]
{
buf[i]=input;
i++;
}
if（flag==2）//当输入为+-*/符号时的处理
{
if（sign!
='\0'）//若之前有输入过符号，先对前面的式子进行处理
equal_deal（）;
sign=input;
buf[i]=input;
f=i;
for（j=0;jnum1[j]=buf[j];
i++;
}
if（flag==3）
{
switch（input）
{
case'=':
//输入为=号时的处理
equal_deal（）;
break;
default:
break;
}
}
delay
（1）;
simplify_result（result）;//去除运算结果中多余的0和小数点
lcd_display（buf）;//将输入或运算结果显示出来
delay（10）;
}
}
升级会员 