单片机课程设计-基于ADuC848的电子计算器.docx

湖南大学电气与信息工程学院本科生课程设计课程：单片机课程设计题目：电子计算器专业：电气工程及其自动化班级： 学号：姓名： 指导老师：设计时间：2012年6月20日一设计任务及要求：1、任务设计一个四则运算的电子计算器，采用led或lcd显示。2、要求1）利用小键盘作为数据和命令的输入装置2）利用led或lcd作为过程和结果的输出装置3）可实现基本的数据运算，包括：加、减、乘、除、开方等4）未工作时显示北京时间，可调整5）当数据超出范围，可声音提示或报警6）可通过按键控制，随机模拟滚动显示乘法口诀表二设计原理及原理图：通过单片机的计算、控制功能和数码管的显示功能，行列键盘的输入功能，可以实现一个计算器的基本功能如加、减、乘、除、乘n次方，开n次方的功能，但由于aduc848单片机位数的限制和内存的不足，限制了显示的位数和计算功能。本计算器只能在0到65535的计数范围内正确的处理和显示得数，因为采用按键复用的设计，克服了键盘上按键不够的难题。由于内存不足和函数调用不精确等原因，在本计算器内并没有使用keil自带的math头文件来获取乘方开方的函数，而是自己编写了一个整数的乘方开方函数，在适用范围内有可以得到正确得数。同时，利用了中断子程序设计了一个简易的时间显示。可以显示出小时和分钟，同时可以看出秒钟的闪动，显示的时间可调。在计算器进行计算的同时，时钟程序也在运行，不会因计算的过程对时间的参数造成影响。三设计流程图四硬件原理图图一：mpu的电路图图2：行列键盘结构图三：数码管连接图四：电源供电电路图中可以看出，行列式键盘的行扫描由p1口的第四位构成，列扫描由高四位构成。而数码管的0-7位（从右往左）的位控制由p3.3，p3.5，p4.6，p4.7，p2.4，p2.1，p2.2，p2.3,其段控制由p0口控制。数码管为共阳极，即p0口输出低电平时会亮。而蜂鸣器的接口为2.6，由于并无特殊电路，故并未在图中标出。五程序清单1.主要变量和函数声明部分#include#define ulong unsigned long#define uint unsignedintsbit pwm1= p26;sbit dc0=p33;sbit dc1=p35;sbit dc2=p36;sbit dc3=p37;sbit dc4=p24;sbit dc5=p21;sbit dc6=p22;sbit dc7=p23;/static unsigned int n;void error();uint err=0x11,0x03,0x11,0x11,0x61;void time();void showtime(uinth,min);void delay(uint t);void show(ulongn,uint d1,d2,d3,d4,d5);ulong a,b,a1,ru1;uint se,s1,s,i,j,sq,gk,mod,shift,keyvalue,second,second1,minute,hour;uint dat15;uint dat25;unsigned int dis=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09,0xfd,0xff;ulongswitchdat(uint d1,d2,d3,d4,d5);uintkeytest();ulong calculator(ulongc,d,uint mod1);uintgetkey();uintget,ru;uintswitchcode(uint k);2、主函数部分void main()/主函数,模拟eda状态法 second=0;second1=0;minute=0;hour=0;ea=1;et0=1;th0=0x00;tl0=0x00;tr0=1;以上为时间的参数，由于复位不需要进行重置，因此把它设置在res（即reset）复位的标签之后。下面开始进行复位后各个变量的赋初值res: pwm1=0;dc5=0;dc6=0;dc7=0;s=0;se=0;a=0;shift=0;for(j=0;j=4;j+) dat1j=0;for(j=0;j=1;j-) dat1j=dat1j-1 ;dat10=switchcode(keyvalue);if(keyvalue=14) goto res;a=switchdat(dat10,dat11,dat12,dat13,dat14);if(se=1) goto res;show(a,dat10,dat11,dat12,dat13,dat14);case 1:/确定符号模式if(shift=1) if(keyvalue!=3&keyvalue!=7&keyvalue!=11&keyvalue!=14&keyvalue!=15) error();if(keyvalue=3) mod=1;s+; if(keyvalue=7) mod=3;s+; if(keyvalue=11) mod=5;s+; if(keyvalue=14) goto res;if(keyvalue=15) time(); goto res; show(a,dat10,dat11,dat12,dat13,dat14); if(shift=0)if(keyvalue=3) mod=0;s+; if(keyvalue=7) mod=2;s+; if(keyvalue=11) mod=4;s+; if(keyvalue=13)goto res;show(a,dat10,dat11,dat12,dat13,dat14);case 2: /确定输入2模式for(j=0;j=1;j-) dat2j=dat2j-1 ;dat20=switchcode(keyvalue);if(keyvalue=14) goto res;b=switchdat(dat20,dat21,dat22,dat23,dat24);if(se=1) goto res;show(b,dat20,dat21,dat22,dat23,dat24);case 3:/得到得数模式a=calculator(a,b,mod);if(se=1) goto res;if(keyvalue=14) goto res;break;show(a,dat10,dat11,dat12,dat13,dat14);if(keyvalue!=3&keyvalue!=7&keyvalue!=11&keyvalue!=15) for(j=0;j=4;j+) dat1j=0;s=0; break; if(keyvalue=3|keyvalue=7|keyvalue=11) shift=0; s=1; break; if(keyvalue=15) shift=1; goto r1;default:/清零模式goto res;/应该不会有了吧 /while 结尾3、从下面开始即为各个辅助函数的设定，这个部分比较庞杂，但是各个部分作用清晰，程序清晰易懂。下面为延迟函数，短暂延迟，用于防止抖动和显示数字时所用的延迟void delay(uint t) /延迟while(-t);/立刻返回取得的按键4、下面2个函数共同作用来取得键盘值，键盘返回值为0-15uintkeytest()uintrow,col;p1&=0xf0;p2&=0xf0;/行检测switch(p1&0x0f)case 0x07:row=3;break;/0111 11case 0x0b:row=2;break;/1011 10case 0x0d:row=1;break;/1101 01case 0x0e:row=0;break;/1110 00default:return 0xff;/列检测for(col=0;col4;col+)p2|=0x0f;p2-=(1col);if(p1!=0xff) return row*4+3-col;return 0xff;/按键弹起后返回取得的按键uintgetkey()uint key;key=keytest();delay(1000);if(key=0xff | key!=keytest()return 0xff;while(1)if(key!=keytest()delay(1000);if(key!=keytest()return key;5、下面的函数为键盘返回码转换为输入数字码的函数/键盘码转数字uintswitchcode(uint k)if(k=0) ru=1;if(k=1) ru=2;if(k=2) ru=3;if(k=4) ru=4;if(k=5) ru=5;if(k=6) ru=6;if(k=8) ru=7;if(k=9) ru=8;if(k=10) ru=9;if(k=12) ru=0;return ru; 6、下面为确定了a，b两个输入值以后的计算部分为了节约空间，在乘方和开方的部分采用自己编的实用于整数计算的代码。即可提高速度，也可节约空间。同时在得到得数之后，把所得到的得数的个、十、百、千、万位分别存放在dat1数组的0-4这5个单元中，以方便显示函数的显示。ulong calculator(ulongc,d,uint mod1) /计算函数ru1=(ulong)1;sq=1;if(mod1=0) ru1=(ulong)c+(ulong)d;if(mod1=1) if(cd) error(); ru1=(ulong)c-d;if(mod1=2) ru1=c*d;if(mod1=3) if (d=0) error(); ru1=(ulong)c/(ulong)d;if(mod1=4) if (d=0) ru1=1; for(i=1;i=d;i+) ru1=(ulong)c*ru1; if(mod1=5) if (d=0) error(); for(i=1;i=c/2;i+)for(j=1;jc)ru1=i-1;break;ru1=1;dat14=ru1/10000;dat13=(ru1-dat14*10000)/1000;dat12=(ru1-dat14*10000-dat13*1000)/100;dat11=(ru1-dat14*10000-dat13*1000-dat12*100)/10;dat10=ru1-dat14*10000-dat13*1000-dat12*100-dat11*10;if(ru165535) error();return ru1;7、下面的函数把依次输入的键盘码在转换为数字码之后，通过计算得到应该表示的数字。ulongswitchdat(uint d1,d2,d3,d4,d5) a1=0; a1=d1*(ulong)1+d2*(ulong)10 +d3*(ulong)100+d4*(ulong)1000+d5*(ulong)10000; if(a165535) error(); return a1;8、下面为显示核心函数，该函数较为复杂，笔者也倾注了较多心血。从函数重复的过程、条件到语句的顺序，基本处处调试时都曾被修改过。void show(ulongn,uint d1,d2,d3,d4,d5)dc0=0;dc1=0;dc2=0;dc3=0;dc4=0;while(1)keyvalue=getkey(); if(keyvalue!=0xff)break;if(n=0) dc4=0;dc3=0;dc2=0;dc1=0;dc0=1;p0=dis0;continue; if(n/10=0) dc4=0;dc3=0;dc2=0;dc1=0;dc0=1;p0=disd1;continue; if(n/100=0) dc4=0;dc3=0;dc2=0;for(i=0;i=1;i+)if(i=0) dc1=0; dc0=1; p0=disd1;delay(100);if(i=1) dc1=1; dc0=0; p0=disd2;delay(100); continue;if(n/1000=0) dc4=0; dc3=0;for(i=0;i=2;i+)if(i=0) dc2=0; dc1=0; dc0=1; p0=disd1;delay(100); if(i=1) dc2=0; dc1=1; dc0=0; p0=disd2;delay(100); if(i=2) dc2=1; dc1=0; dc0=0; p0=disd3;delay(100);continue;if(n/10000=0) dc4=0;for(i=0;i=3;i+)if(i=0) dc3=0;dc2=0; dc1=0; dc0=1; p0=disd1;delay(100);if(i=1) dc3=0;dc2=0; dc1=1; dc0=0; p0=disd2;delay(100); if(i=2) dc3=0;dc2=1; dc1=0; dc0=0; p0=disd3;delay(100);if(i=3) dc3=1;dc2=0; dc1=0; dc0=0; p0=disd4;delay(100);continue;if(n/10000!=0) for(i=0;i=4;i+)/if(getkey()!=0xff) dat10=9; dat11=9;dat12=9;dat13=9;dat14=9;if(i=0) dc4=0;dc3=0;dc2=0; dc1=0; dc0=1; p0=disd1;delay(100);if(i=1) dc4=0;dc3=0;dc2=0; dc1=1; dc0=0; p0=disd2;delay(100); if(i=2) dc4=0;dc3=0;dc2=1; dc1=0; dc0=0; p0=disd3;delay(100);if(i=3) dc4=0;dc3=1;dc2=0; dc1=0; dc0=0; p0=disd4;delay(100);if(i=4) dc4=1;dc3=0;dc2=0; dc1=0; dc0=0; p0=disd5;delay(100);continue;9、下面是报错函数。在应该显示错误的情况下，数码管将显示error，同时蜂鸣器发出声响。void error() se=1; while(getkey()=0xff)pwm1=1;for(i=0;i=95) dc4=0;dc3=0;dc2=1; dc1=0; dc0=0; p0=dis11;delay(100);if(second195) dc4=0;dc3=0;dc2=1; dc1=0; dc0=0; p0=dis10;delay(100);12、最后一段为计时器的中断函数，包含了时间参数的自动调整和秒针的调整。void count() interrupt 1 using 1second1=second1+1;if(second1=190) second1=0;+second;if(second=60) second=0; +minute; if(minute=60) minute=0; +hour; if(hour=24) hour=0;th0=0x00;tl0=0x00;六计算器说明首先介绍本计算器的输入键盘部分：123+(-)456*(/)789xn(nx)0=clrshift(time)在处于计算状态时，本计算器的键盘输入对应如上。开机后，即可输入一个小于65535的整数，按下计算符号键后，再输入另一个数（此数也需要小于65535），如果需要结果，直接按下等号，如果要对得数再进行计算，按下计算符号键也可以得到得数，然后直接键入下一个需要与之做计算的数即可，依次类推。shift键的用法包含于介绍计算之中。下面为基本用法：1.加法，乘法：开机后直接按下所需数字，按下+或*号键，再输入另一个数字，按下等号即可得到所需数字。2.减法，除法：在输入一个数字之后，需要按下shift键，按下后松开，然后按照键盘说明部分括号内的符号，按下对应的-号，/号。在按下shift后，如果按下除最右边一列的按键，会显示error。3.乘，开n次方：与加减法相似，其中x为第一个输入的值，n为第二个输入的值。注意事项：1、在计算中需要保证符合数学规则，例：如果除数为0，会显示error，并发生报警。2.得数如果超过65535，本计算器会显示error，并发生报警。3.输入的数字如果大于65535，会显示error，并发生报警。4.如果输入不符合语法规则,例如在按下数字键后不键入计算符号而直接输入等号，会显示error，并发生报警。5.如有输入错误，按下clr可以清零，从头输入计算的第一个值。6.如果在某个过程中出现error键，直接按clr清零即可，这时需要重新输入需计算的值。上面所介绍的是计算模式下的使用方法，本计算器还带有显示时间功能，下面介绍时间显示功能部分。下面为时间显示部分的键盘：hour+minute+（开始、停止）调整时间shift进入计算模式开机后或计算清零后，按下shift键进入时间显示