單片機課程設計報告-- 簡易計算器設計

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文檔簡介

1、　　《單片機原理及接口技術》課程設計　　題目：簡易計算器設計 　　班級：電子1547 　　姓名：

2、　　學號： 　　指導教師： 　　時間： 2013年12月 　　目錄　　一、選題的背景和意義-------

3、------------1　　1.1選題的背景-------------------------------------1　　1.2選題的意義-------------------------------------1　　二、總體設計-------------------------------1</p&g

4、t;　　2.1設計任務---------------------------------------1　　2.2方案選擇---------------------------------------1　　三、硬件設計-------------------------------2　　3.1

5、元器件名稱--------------------------------------------------------2　　3.2 計算器按鍵介紹--------------------------------------------------2　　3.3硬件系統(tǒng)框圖、單元電路--------------------------3

6、;　　四、軟件設計-------------------------------3　　4.1 軟件調試步驟-----------------------------------------------------3　　4.2軟件設計流程圖------------------------------------------------

7、---4　　五、結束語------------------------------------5　　六、參考文獻--------------------------------5　　七、附錄---------------------------------------6&

8、lt;b>　　一、背景和意義　　1.1、選題的背景：　　當今時代，是一個新技術層出不窮的時代。在電子領域，尤其是自動化智能控制領域，傳統(tǒng)的分立元件或數字邏輯電路構成的控制系統(tǒng)正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與

9、應用單片機的高潮正在工廠、學校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。過去習慣于傳統(tǒng)電子領域的工程師、技術員正面臨著全新的挑戰(zhàn)，如不能在較短時間內學會單片機，勢必會被時代所遺棄，只有勇敢地面對現實，挑戰(zhàn)自我，加強學習，爭取在較短的時間內將單片機技術融會貫通，才能跟上時代的步伐。　　1.2、選題的意義：　　單片機課程設計是單片機原理課程的實踐性環(huán)節(jié)。是在我們學習了《單片

10、機原理》等課程的基礎上進行的綜合性訓練，我們組這次訓練的課題是基于單片機簡易計算器。此次進行的綜合性訓練，不僅培養(yǎng)了我如何合理運用課本中所學到的理論知識與實踐緊密結合，獨立解決實際問題的能力。　　二、總體設計　　本設計主要是依據單片機的原理來進行簡易計算器的設計，設計采用了80C51單片機作為計算器的主控制器，LM0

11、20 L作為顯示器，4×4 keypad-smallcalc鍵盤作為輸入按鍵，通過軟硬件相結合，來實現整數的“加”、“減”、“乘”、“除”運算。　　2.1設計任務 　　本設計主要通過單片機的原理和應用，以電子技術基礎的基本理論為指導，利用Protues仿真軟件和Ｋeil編程軟件來設計簡易計算器。&

12、lt;/p>　　其主要設計要求有： 　　1、對計算器硬件系統(tǒng)的設計； 　　2、運用keil進行計算器軟件系統(tǒng)的設計； 　　3、在protues仿真平臺上，對軟件進行調試及仿真； <

13、p>　　4、軟硬件結合之后，進行整體電路的調試與測試。　　2.2 方案選擇　?。?）方案一 　　根據功能和指標要求，本系統(tǒng)選用MCS-51系列單片機AT89C51為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現對計算器的設計。計

14、算器電路包括三個部分：顯示電路、4*4鍵掃描電路、單片機微控制電路。用七段數碼管作為顯示電路，矩陣鍵盤作為輸入電路。　?。?）方案二 　　根據計算器的功能要求，選擇AT89C51為主控機，通過擴展必要的外圍接/口電路，實現對計算器的設計。外部主要由4*4矩陣鍵盤和一個液晶顯示屏構成，內部由一塊AT89C51

15、單片機構成。計算器電路包括四個部分：選用LCD作為顯示部分，矩陣鍵盤作為輸入部分，運算模塊，單片機控制部分。　　最終選擇方案二。　　三、硬件設計　　3.1 元器件名稱<p

16、>　　(1)80C51.BUS　　(2)74LS00　　(3)74LS373　　(4)6264　　(5)7407

17、;　　(6)KEYPAD-SMALLCALC　　3.2 計算器按鍵介紹　　計算器所需按鍵有：數字鍵：’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’ 功能鍵：’+’, ’-‘ , ’*’, ’/ ’ ,

18、60;’ = ’, ’ C( 清零)’ 共計16個按鍵，采用4*4矩陣鍵盤，鍵盤的行和列之間都有公共端相連，四行和四列的8個公共端分別接P1.0~P1.7，這樣掃描P1口就可以完成對矩陣鍵盤的掃描，通過對16個按鍵進行編碼，從而得到鍵盤的口地址，對比P1口的掃描結果和各按鍵的地址，我們就可以得到是哪個鍵按下，從而完成鍵盤掃描的功能。鍵盤電路設計鍵盤輸入采用4*4的矩陣鍵盤。4

19、*4鍵盤分別與PC0~PC7相連。PC0~PC3作為輸入口（回送線），PC4~PC7作為輸出口（掃描線）。16個按鍵分別用于控制數字“0~9”以及數學運算符號“+、-、*、/”。　　3.3硬件系統(tǒng)框圖、單元電路　　軟件設計　　4.1 軟件調試步驟

20、　　1）打開軟件后,在Project菜單中選擇New Project命令，打開一個新項目。保存此項目，輸入工程文件名后，并保存工程文件的目錄。　　2）為項目文件選擇一個目標器件，即選擇8051的類型。在Data base 列表框中選擇“ATML 89C51”，確定。 　　上述設置好后，創(chuàng)建源程序文件并輸入程序代碼。輸入好代碼后點擊“文

21、件/保存”。　　4）把源文件添加到項目中，用鼠標指在目標工作區(qū)的目標1，點擊右鍵在彈出的菜單中選擇添加文件到源代碼組，在彈出的添加文件框中，選擇需要添加到項目中的文件。 　　5）開始編譯，對項目文件進行編譯。若沒有錯誤后進行硬件調試。　　4.2軟件設計流程圖<b&g

22、t;　　五、結束語　　課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。隨著科學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為電子信息工程專業(yè)的學生來說掌握單片機的開發(fā)技術是十分重要的。 &l

23、t;p>　　我的題目是簡易計算器，對于我們這些實踐中的新手來說，這是一次考驗。怎么才能找到課堂所學與實際應用的最佳結合點？怎樣讓自己的業(yè)余更接近專業(yè)？怎樣讓自己的計劃更具有序性，而不會忙無一用？這都是我們所要考慮和努力的。這次課程設計我學到很多很多的東西，學會了怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現這個計劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識，掌握了一種系

24、統(tǒng)的研究方法，可以進行一些簡單的編程。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機匯編語言掌握得不夠好。這次課程設計通過我們小

25、組的努力終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在老師的辛勤指導下，終于迎刃而解，在此我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和指導老師再次表示忠心的感謝！　　六、參考文獻　　1、《典型模塊設計實例導航》編著：求是科技　　2、《基于Proteus的8051單片機實例教

26、程》主編：李學禮　　3、《單片機c語言程序設計實訓100例》主編：彭偉　　4、《單片機實訓教程》主編：貢雪梅　　5、《Proteus教程》主編：朱清慧　　6、《單片機技術“做中學”案例教程》主編：陳石勝　　七、附

27、錄　　儀器名稱及數量　　顯示、乘法、除法　　加法、減法　　c語言程序編程&l

28、t;p>　　#include <reg51.h>　　#include <ctype.h>　　#include "calc.h" 　　static data long lvalue; 　　static data long r

29、value;　　static data char currtoken;　　static data char lasttoken; 　　static data char lastpress; 　　static xdata char outputbuffer[MAX_DIS

30、PLAY_CHAR];//輸出緩沖　　//----------------------------------------------　　//主程序 //------------- 　　void main()　　{ </p&g

31、t;　　//變量初始化 　　lvalue=0; 　　rvalue=0; 　　currtoken='='; 　　lasttoken='='; <

32、p>　　//初始化LCD 　　initialise(); 　　calc_putput(OK); 　　calc_evaluate();　　}

33、　//----------------------------------------- 　　//獲取按鍵值并進行計算處理 　　//-----------------------------------------　　void calc_evaluate() <b&

34、gt;　　{ 　　char data key; 　　int data i; 　　char xdata number[MAX_DISPLAY_CHAR]; 　　char xdata *bufferptr;

35、　　//清除緩沖 　　for(i=0;i<=MAX_DISPLAY_CHAR;i++) number[i]=' '; 　　bufferptr=number; 　　while(1) <b&g

36、t;　　{ 　　key=calc_getkey();　　if(calc_testkey(key)) 　　{ 　　if(bufferptr!=

37、&number[MAX_DISPLAY_CHAR-2]) 　　{ 　　*bufferptr=key;

38、calc_display(number); 　　bufferptr++; 　　} 　　}

39、0; 　　else 　　{ 　　if(lasttoken=='0')

40、0; lvalue=calc_asciidec(number);　　else rvalue=calc_asciidec(number); 　　//清除數字緩沖

41、bufferptr=number; 　　for(i=0;i<=MAX_DISPLAY_CHAR;i++) number[i]=' '; 　　//處理操作符

42、0; 　　currtoken=key; 　　if(currtoken=='C') calc_opfunctions(currtoken); &l

43、t;p>　　else calc_opfunctions(lasetoken); 　　//清除輸出緩沖 　　for(i=0;i<=MAX_DISPLAY_CHAR;i++)

44、 outpufbuffer[i]=' '; 　　bufferptr=number; 　　if(currtoken!0x3D)

45、0;lasttoken=currtoken; 　　} 　　lastpress=key; 　　}<b&

46、gt;　　} 　　//-------------------------------------------　　// 根據運算符按鍵進行運算處理　　//--------------------------------------------

47、;void calc_opfunctions (char token)　　{ 　　char data result; 　　switch(token)&l

48、t;b>　　{ 　　case '+':if(currtoken=='='||isdigit(lastpress)) 　　{ 　　lvalue+=rvalu

49、e; 　　result=calc_chkerror(lvalue); 　　} 　　else result=SLEEP; 　　break;

50、60; 　　case '-':if(currtoken=='='||isdigit(lastpress)) 　　{ 　　Lvalue-=rvalue

51、; 　　result=calc_chkerror(lvalue); 　　} 　　else result=SLEEP;

52、　　break; 　　case '*':if(currtoken=='='||isdigit(lastpress)) 　　{ 　　lva

53、lue*=rvalue; 　　result=calc_chkerror(lvalue); 　　} 　　else result=SLEEP; <

54、b>　　break; 　　case '/':if(currtoken=='='||isdigit(lastpress)) 　　{　　if (rvalue)

55、　　{ 　　lvalue/=rvalue; 　　result=calc_chkerror(lvalue); 　　}

56、;　　else result=SLEEP; 　　}　　else result=SLEEP; 　　break;

57、　　//取消 　　case 'C':lvalue=0; rvalue=0; currtoke

58、n='0'; lasttoken='0'; 　　result=OK; 　　break

59、; 　　default:result=SLEEP;　　}　　calc_output(result);　　} 　　/

60、/--------------------------------------------------------　　// 檢查待顯示數據的上界和下界　　// 例如，99999999 and -99999999

61、//--------------------------------------------------------　　int calc_chkerror (long num)　　{ 　　if(num>=-99999999&

62、;&num<=99999999) return OK; else return ERROR;　　} 　　//--------------------------------

63、---------------------------　　// 根據操作狀態(tài)輸出 　　//----------------------------------------------------------　　void calc_output {int status}&

64、lt;/p>　　- { switch(status)　　{ 　　case OK:calc_deaplay(calc_decascii(lvalue)); break;&

65、#160; 　　case SLEEP: break; 　　case ERROR:calc_display("Exception"); break; </

66、p>　　default:calc_display("Exception") break; 　　} 　　} </p&

67、gt;　　//----------------------------------------------------　　//將ASCII字符串轉換為浮點數 　　//----------------------------------------------------　　long

68、 calc_asciidec (char *buffer)　　{　　long data value; 　　long data digit; &l

69、t;b>　　value=0; 　　while(*buffer!=' ')　　{ 　　digit=*buffer-'0';

70、　value=value*10+digit; 　　buffer++;　　} 　　return value;　　} &l

71、t;/p>　　//----------------------------------------------------　　//將浮點數轉換為ASCII字符串 　　//---------------------------------------------------- <

72、p>　　char *calc_decascii(long num)　　{　　long data temp=num;　　char xdata *avvayptr=&outputbuffer[MAX_DIS

73、PLAY_CHAR]; 　　long data divisor=10;　　long data result; 　　char data remainder,asciival; 　　in

74、t data i; 　　//如果計算結果為0。，則在緩沖中插入0并結束　　if(!temp) 　　{ 　　*arrayptr='0';

75、; goto done; 　　} 　　if(temp<0) //處理負數　　{ 　　outputbuffer[0]=&

76、#39;-'; temp-=2*temp;　　} 　　for(i=0;i<sizeof(outputbuffer);i++) 　　{ &

77、lt;p>　　remainber=temp%divisor; 　　result=temp/divisor; 　　if((!remainder)&&(!result)) *arrayptr=' '; </

78、p>　　else 　　{ 　　asciival=remainder+'0'; 　　*arrayptr=asciiva

79、l; 　　} 　　temp/=10; 　　//為“—”號保留位置 　　if(arrayptr!=&outputbuffer[1]) arra

80、yptr--; 　　} 　　done:return outputbuffer;　　} 　　//-------------------------

81、----------------------- 　　//測試按鍵時數字還是操作符，如果是數字則返回1.是操作符時返回0 　　//------------------------------------------------ 　　char calc_testkey

82、;(char key)　　{　　if(isdigit(key)) return 1; else teturn 0;　　} <

83、;/b>　　//------------------------------------------------ 　　//調用input例程搜索按鍵，并返回按鍵的ASCII碼值　　//------------------------------------------------ <

84、;/p>　　char calc_getkey()　　{ 　　char data mykey; 　　do

85、;　　{ 　　mykey=input(); 　　} while(mykey==0);　　return mykey;　　} <

86、;p>　　//------------------------------------------------ 　　//調用Output和Clearscreen例程向LCD輸出ASCII　　//------------------------------------------------ <p&g

87、t;　　void calc_display (char buf[MAX_DISPLAY_CHAR]) 　　{ 　　int data i=0;　　clearscreen();

88、　　for(i;i<=MAX_DISPLAY_CHAR;i++) 　　{ 　　if(buf[i]!=' ') output(buf[i]); <

89、;b>　　}　　} 　　//----------------------calc.h---------------------　　//本例頭文件

90、//-------------------------------------------------　　typedef unsigned short WORD;　　typedef unsigned char BYTE; 　　//-

91、----------------------------------------------- 　　//定義適合屏幕顯示的ASCII字符的最大個數　　//------------------------------------------------　　#define MAX_DISPLAY_

92、CHAR 9 　　//------------------------------------------------　　//錯誤處理狀態(tài) 　　//------------------------------------------------&

93、#160;　　enum ERROR {OK=0,SLEEP=1,ERROR=2};　　//------------------------------------------------　　//函數聲明

94、　　//------------------------------------------------　　void calc_evaluate(); 　　void calc_opfunctions (char token); 　　char&

95、#160;calc_testkey (char ch); 　　long calc_asciidec (char *buffer);　　char *calc_decascii (long num);<p

96、>　　int calc_chkerror (long num);　　void calc_output (int status);　　char calc_getkey(); 　　void calc

97、_display(char buf[MAX_DISPLAY_CHAR]); 　　void initialise();　　char input(); 　　char output(char ch);　　vo

98、id clearscreen; 　　//---------------------------lcd.c-------------------------　　//單行液晶顯示程序 　　//------------------------------------------------

99、--------- 　　#include<reg51.h>　　#include<absacc.h> 　　#define uchar unsigned char 　　#define

100、;LCD_CMD_WR 0x00　　#define LCD_DATA_WR 0x01　　#define LCD_BUSY_RD 0x02&

101、lt;p>　　#define LCD_DATA_RD 0x03　　#define LCD_PAGE 0x80 　　#define LCD_CLS &

102、#160; 1　　#define LCD_HOME 2　　#define LCD_SET

103、MODE 4 　　#define LCD_SETVISIBLE 8　　#define LCD_SHIFT

104、; 16 　　#define LCD_SETFUNCTION 32　　#define LCD_SETCGADDR 64　　#define LCD_S

105、ETDDADDR 128　　sbit bflag=ACC^7;//忙標志位 　　void wrcmd(uchar); 　　void output(char);　　void

106、60;busywait(); 　　//------------------------------------------------　　//初始化LCD 　　//----------------------------------------------

107、-- 　　void initialise() 　　{ 　　wrcmd(0x30); //1行8位　　wrcmd(LCD_SETVISIBLE+4);

108、 //顯示開，關光標 　　wrcmd(LCD_SETDDADDR+15); //從右邊開始顯示 　　wrcmd(LCD_SETMODE+3); // 遞增左移<b&

109、gt;　　} 　　//------------------------------------------------　　//清屏并將顯示位置起點設置在最右邊　　//------------------------------------------------ </

110、p>　　void clearscreen()　　{　　wrcmd(LCD_CLS); 　　wrcmd(LCD_SETDDADDR+15); <b&

111、gt;　　} 　　//------------------------------------------------　　//向LCD寫命令 　　//------------------------------------------------&l

112、t;p>　　void wrcmd(uchar cmd)　　{ 　　uchar volatile pdata *p=LCD_CMD_WR; 　　P2=LCD_PAGE;

113、　　*p=cmd;　　//上面三行可用下面的代碼替換 　　//XBYTE[0x8000]=cmd; 　　busywait(); } 　　//-----------------

114、-------------------------------　　//向LCD寫一個字符 　　//------------------------------------------------　　void output(char ch)&l

115、t;b>　　{　　char volatile pdata *p=LCD_DATA_WR; 　　P2=LCD_PAGE; 　　*p=ch; 　　//上

116、面三行可用下面的代碼替換 　　//XBYTE[0x8001]=ch; 　　busywait();　　} 　　//----------------------------------------------

117、--　　//忙等待 　　//------------------------------------------------　　void busywait()　　{

118、　　uchar volatile pdata *p=LCD_BUSY_RD; 　　P2=LCD_PAGE; 　　//上面兩行可改成：　　//uchar volatile pdata

119、;*p=0x8002; 　　Do　　{ 　　ACC=*p; 　　} while(bflag==1);

120、;　　//上述所有代碼也可用以下代碼替換　　/* 　　do 　　{ 　　ACC=XBYTE[0

121、x8002];　　} while(bflag==1); 　　*/　　} 　　//------------------keypad.c-----

122、-------------- 　　//鍵盤掃描函數char input();返回按鍵的ASCII碼　　//---------------------------------------------　　#include<reg51.h> <p&

123、gt;　　#include<intrins.h> 　　char code keycodes[]=　　{　　'7','8','9','/',

124、　　'4','5','6','*',　　'1','2','3','-', 　　'C','0','=','+' </p

125、>　　}; 　　char data keyflags[16]; 　　//------------------------------------------------　　//獲取鍵盤按鍵子程序 &

126、lt;/p>　　//------------------------------------------------　　char input()　　{ 　　char *pKeyflag=keyflags; &

127、#160; //標識按鍵指針 　　char RowAddr=0xef; //鍵盤行

128、地址1110 1111 　　char ColData=0; //列數據

129、　　char i,j,Tmp=0; 　　for(i=0;i<4;i++) 　　{ 　　P2=RowAddr; //在P2端口設置行地址

130、0; 　　_nop_(); 　　Tmp=P1&0x0f; //從P1端口讀取列數據 　　for(j=0;j<4;j++) 　　{ &

131、#160; 　　ColData=Tmp; //保存當前列數據 　　if((Tmp&0x01)==0x00) //如果有鍵按下

132、　　{ 　　Tmp=*pKeyflag;　　*pKeyflag=1; //標識按鍵&

133、#160; 　　if(Tmp==0) //有新按鍵按下 </p

134、>　　{ 　　P2=0xff; 　　return keycodes[pKeyflag-keyflags];　　}&#

135、160; 　　} 　　else *pKeyflag=0; 　　pKeyflag++; 　　T

136、mp=ColData>>1; 　　} 　　RowAddr<<=1;　　} 　　P2=0xff; <

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