AT89C51单片机C实现简易计算器.docx
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AT89C51单片机C实现简易计算器
AT89C51单片机简易计算器的设计
一、总体设计
根据功能和指标要求，本系统选用MCS-5系列单片机为主控机。
通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。
具体设计如下:
（1）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LCD显示数据和结果。
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。
（3）执行过程：
开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通
过LCD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LCDt输出运算结果。
（4）错误提示：
当计算器执行过程中有错误时，会在LCDt显示
相应的提示，如：
当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCDt提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD上提示错误。
系统模块图:
圏】系喘方案图
二、硬件设计
（一）、总体硬件设计
本设计选用AT89C51单片机为主控单元。
显示部分：
采用LCD
静态显示。
按键部分：
采用4*4键盘；利用MM74C92为4*4的键盘
扫描IC,读取输入的键值。
总体设计效果如下图:
禺弱蚯>9上bdJlBtJ
II
卜0
bk
（二）、键盘接口电路
计算器输入数字和其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。
矩阵键盘的工作原理:
计算器的键盘布局如图2所示：
一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。
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61H
ma
图2矩阵键盘布局图
矩阵键盘内部电路图如图3所示:
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f_p:
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S4
为了进一步节省单片机I/O口资源，我们在设计中使用了
MM74C92芯片。
MM74C92是一款4*4键盘扫描IC,它可检测到与之相连的4*4键盘的按键输入，并通过数据输出口将按键相应的编码输出。
其引脚图如图4所示:
图4MM94C22硬件图
MM74C922I脚说明:
（1）Y1~Y4（脚1~脚4）：
44键盘第一列至第四。
⑵X1~X4（脚11、10、8、7）：
44键盘第一行至第四行。
⑶DOA~DOD（DataoutA~D，脚14~17）：
按键之BCD码输出，其
中DOA为LSBDOD^MSB⑷VCC（脚18）:
电源脚，+3V~+15Vab126计算公式大全（5）GND（脚9）：
接地管脚。
新艺图库（6）OSC（Oscillator，脚5）：
键盘扫描电路之频率所需外加电容的连引脚。
⑺KBM（KeyboardMask，脚6）:
内部消除开关弹跳电路所外加电
容的引脚。
（8）OE（OutputEnable，脚13）:
芯片致能脚，接低电位可使芯片
致能。
（9）DA（DataAvailable，脚12）：
数据有效输出脚。
任一按键按
下时，此脚位会输出高电位，按键释放后此脚又会恢复为低电位。
MM74C92对各按键的响应如下表所示:
TruthTables
（P（iISO'thfougtii»1）
（Pins12tfiroLigh119）
3wi1chPoGttion
12
Y4,X1
13
¥4X2
14
V4,X3
1S
¥4,X4
16
Y£{hatef|t,
X1
v
vs（Noten，X2
i's
¥5（Note1|,X3
19
Y6{Note1）,X4
n
AA
0
1
0
1
0
T
0
1
fB
（}
0
1
0
0
1
1
AC
1
1
1
I
0
0
0
0
0D
1
1
1
1
0
0
0
0
UFINoTA1）T
0
0
fl
0
1
1
1
1
H对#1：
OfinirMrWMirir如下图5所示，在本设计中，计算器输入键盘的4条行线、列线
分别连接到MM74C92的X1-X4、Y1-Y4引脚，MM74C92的数据输出
口与单片机的P2口相连，MM74C92的DA引脚经过一个非门连接到
单片机的/INTO脚，当MM74C92检测到键盘输入时，DA产生高电平,
与之相连的/INTO检测到低电平，给单片机一个中断，单片机从P2口的低四位读入键盘上按下的键的值。
（J1
图5键盘接口电路图
（三）LCD显示模块
本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。
通过D0-D7引脚向
LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应数据。
LCDT
Uvt44L
总奥山eaaaaBea
图6LCD模块
（四）运算模块（单片机控制）
MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPURAMROM定时器/
计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU、数据存储器
（RAMI、程序存储器（ROM/EPROM并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR。
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。
三、软件设计
现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下:
针对上述功能，计算器软件程序要完成以下模块的设计:
1、
键盘输入检测模块
2、
LCE显示模块;
3、
算术运算模块
4、
错误处理及提示模块。
系统总流程图
分块程序设计
有键按下时，单片机响应外部中断0,转入外部中断0中断处理函数,
在中断处理函数中完成对按键的判断，以进行下一步的程序处理。
/***********外部中断0处理函数
*************
using0
voidINT_0（void）interrupt0
key=translate（P2&0x0f）;
if（key<='9'&&key>=0'）
//判断按下的键是否为数值
num=num*10+（key-'0'
）;
if（operators>0）
y=num;
iny=1;
else
x=num;
if（numv134217728&&num>-134217728）//当前数值是否超出限定范围
display（num）;
else
dataoverflow（）;
else
switch（key）
case
arithmetic。
;
operators=0;
num=0;
break;
case'+':
if（operators）arithmetic。
;
operators=1;
num=0;
break;
case
if（operators）arithmetic。
;
operators=2;
num=0;
break;
case'*'
if（operators）arithmetic。
;
operators=3;
num=0;
break;
case'/'
if（operators）arithmetic（）;
operators=4;
num=0;
break;
利用
LCD静态显示，通过程序向LCD写指令字或数据使LCD完成不同
功能或显示相应数据。
voidinit_LCM（）
write_com（0x30）;
write_com（0x30）;
write_com（0x30）;
write_com（0x38）;
write_com（0x08）;
write_com（0x01）;
write_com（0x06）;
write_com（0x0e）;
/***********lcd^写数据函*************/
void
write_data（charddata）
RS=1;/*写指令*/
R_W=0;
EN=1;/*使能信号开*/
P1=ddata;/*将数据送入p1口*/
EN=0;/*使能信号关*/
check_BF（）;
/***********lcd^写指令函*************/
RS=0;/*写指令*/
R_W=0;
EN=1;/*使能信号开*/
P1=command/*将数据送入p1口*/
EN=0;/*使能信号关*/
check_BF（）;
/************lcd检查忙碌函数***********/
chari,x=0x80;
P1=0xff;
while（x&0x80）
RS=0;
R_W=1;
EN=1;
x=P1;
EN=0;
for（i=0;i<10;i++）;
}
EN=0;/*关闭使能信号*/
/**********LCD清屏函数**********/voidclearLCD（）write_com（0x01）;
/**********lcd显示函**********/
voiddisplay（longa）longtemp,b,c=-1;
intlenth=1,i,j;
clearLCD（）;
if（a<0）a=a*c;
write_data（'-'）;
temp=a;
while（（temp=temp/10）!
=0）lenth++;
}
for（i=lenth;i>0;i--）b=1;
for（j=0;jwrite_data（0x30+a/b）;
a=a%b;
3、
算术运算程序设计
4、
错误处理及提示程序设计
/**********除数为处理函数**********/voiddealerror（）inti=0;
clearLCDO;
for（i=0;i<5;i++）write_data（error[i]）;
}
/*********数值溢出处理函数**********/
voiddataoveflow（）
{
inti=0;
clearLCD（）;
for（i=0;i<8;i++）
write_data（overflow[i]）;
}
四、联机调试
在联机调试的过程中，一开始没有做数值溢出方面的控制，导致
LC［显示的输入数据或计算结果与实际不相符。
后来经过计算得到有符号长整型的表示范围为-2147483648—2147483647,遂取2的30次方1073741824为本计算器的最大表示范围，以此来控制数值溢出，修改后，LC［显示正确。
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