单片机课程设计-电子计算器.doc

湖南大学电气与信息工程学院本科生课程设计题目： 电子计算器课程：单片机课程设计专业：自动化班级： 学号：姓名： 同组 成员： 无指导老师： 设计时间： 2014年4月-2014年6月目录1 任务及设计要求31.1 任务31.2 要求32 系统原理框图33 硬件原理图43.1 aduc848学习板43.2 各模块原理图及其作用63.3 芯片6 3.4 电源63.5 键盘63.6 lcd160274程序和流程图75使用说明276 心得体会287参考文献28一、任务及设计要求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2、 系统原理框图 aduc848独立键盘lcd1602液晶显示电源通过单片机的计算、控制功能和lcd1602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、乘方，开方，三角函数的功能，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32768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，设计了一个简易的时间显示。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。3、 硬件原理图aduc848学习板1、两路16位adc输入、可作差分输入；2、12位dac输出；3、运放lm358； 4、rs232串口；5、步进电机（5v、70欧、6线4相）接口；6、ps/2接口；7、插针11，用于选择ps/2或者红外接收头；8、红外接收头；9、线性稳压芯片7805；10、复位按键和下载按键；11、开关以及功能选择插针110（从左至右）12、4x4矩阵式键盘，左边4个可以作独立按键；13、直流电源输入；14、usb电源输入接口；15、iic接口；16、rtc ds1307；17、eeprom at24c08；18、8位数码管；19、spi接口；20、上排图形点阵lcd12864的接口、 下排lcd1602的接口；21、红外二极管；22、8路led；23、蜂鸣器；24、p3口扩展接口；25、单片机aduc848；26、p2口扩展接口；27、p0口扩展接口. 学习板原理图：各模块原理图及作用：单片机引脚分布pin14：（p1.0p1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，p1口只能用于输入，默认用于模拟输入，作为数字输入使用时应先往p1口相应引脚写0，这里可以用p0&=0xf0。若p2、p3、p0口要作为输入，则应往相应引脚写1。pin5、6：avdd、agnd，模拟电源输入。pin7、8：外部参考电压接入，pin7接agnd。片内dac有2.5v内部参考，adc有1.25v内部参考。pin9、10：（p1.4、p1.5）两路ad输入，可做差分输入，需要设置adc的寄存器。pin11、12：（p1.6、p1.7）各200ua激励电流源，可配合rtd等做应用。pin13：两路ad输入做普通输入时的电压参考端，ad输入电压不能低于此引脚电压。pin14：片内dac输出。pin15：复位引脚。pin16、17：单片机rs232接口的rxd（p3.0） txd（p3.1）。pin18：（p3.2） 外部中断0，用于红外接收和ps/2接口。pin19：（p3.3）lcd1602，lcd12864a的en引脚，控制第一位数码管。pin20、21：dvdd、dgnd数字电源输入。pin22：（p3.4）ps/2接口的data信号。pin23：（p3.5）lcd1602和lcd12864a的rw。pin24：（p3.6）lcd1602和lcd12864a的rs。pin25：lcd12864a的cs1。pin26：iic接口时钟信号。pin27：iic接口data信号。pin28：（p2.0）spi接口时钟信号。pin29：（p2.1）spi接口mosi信号、控制第6位数码管的位码。pin30：（p2.2）spi接口miso信号、控制第7位数码管的位码。pin31：（p2.3）spi接口ss信号、控制第8位数码管的位码；p2.03也作为4x4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。但是spi、4x4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。pin32、pin33：接外部32.768khz晶振。pin34、pin35：dvdd、dgnd。pin36：（p2.4）lcd12864a的cs2。pin37：（p2.5）内部pwm模块输出，控制红外led。pin38：（p2.6）内部pwm模块输出，控制蜂鸣器。pin39：（p2.7）内部pwm模块的外部时钟输入（也可以用内部时钟）。pin40：ea，低电平有效，正常使用时拉低。pin41：psen，在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式，可以下载和调试程序。pin42：ale。pin47、pin48：dgnd、dvdd。pin43、44、45、46、49、50、51、52：p0口、lcd1602和lcd12864的数据总线，数码管的段码。电源模块本学习板共有如下3种供电方式： （1）5v电源适配器供电（开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽）。将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络dvdd连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第1、2脚（插针1下面两脚）接跳线帽，dvdd直接连接到电源适配器输入端，即为5v电源适配器供电模式。（2）712v电源适配器供电（开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽） 将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络dvdd连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚（插针1上面两脚）接跳线帽，dvdd连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为712v的电源适配器经7805给学习板供电的模式。（3）usb供电（开关往下拨）。将开关sw4第1、2脚接通（开关往下拨），电源网络dvdd连接到usb电源输入端。对dvdd网络和avdd网络设了测试点，方便调试。独立键盘，用来实现数据和指令的输入。由于p1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10k即可。引脚复用：p2.0p2.3为4x4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，spi信号、p2.1p2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。插针配置： （1）插针10上面两脚接跳线帽，4x4矩阵式键盘输入，行扫描信号为p1.0p1.3，列扫描信号为p2.02.3。（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为p1.0p1.3。这4个按键为4x4矩阵键盘的左边4个按键。lcd1602液晶显示屏，用来显示时间和计算数据。关键网络名和引脚名解释： （1）disctrl04：显示控制信号。（2）d0d7、db0db7：数据总线。（3）e：lcd使能信号。（4）rs：数据、指令选择信号。（5）rw：读、写选择信号。4、 程序和流程图1、流程图初始化时间显示扫描键盘计算按键?n扫描键盘 y按键?n y等号数字功能清除时间按键扫描键盘lc显示数据过大 n 按键? 报警 y n 运算方式 y y加减乘除2、程序清单1、 主函数部分#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define uchar unsigned chardouble xdata first,end1,end2; /定义全局变量void delay(int n) /延时程序int i,j; for(i=0;in;i+) for(j=0;j25;j+) ;double add(double x,double y) /加法程序 double z; z=x+y; return(z); double sub(double x,double y) /减法程序double z; z=x-y; return(z);double mul(double x,double y) /乘法程序double z; z=x*y; return(z);double div(double x,double y) /除法程序double z; z=x/y; return(z);double power(double x,int y) /乘方程序double z; int i; z=1; for(i=1;i32768)buzzerset();ecvt(first,fp);lcdprintstring(0,2,fp);break; case 2: first=sub(end1,end2);if(first32768)buzzerset(); if(first32768)buzzerset();ecvt(first,fp);lcdprintstring(0,2,fp);break; case 4: first=div(end1,end2);if(first32768)buzzerset();ecvt(first,fp);lcdprintstring(0,2,fp);break; case 5: first=sqrt(end2);if(first32768)buzzerset();ecvt(first,fp);lcdprintstring(0,2,fp);break; case 6: first=power(end1,end2);if(first32768)buzzerset();ecvt(first,fp);lcdprintstring(0,2,fp);break; case 7: first=sin(end2);ecvt(first,fp);if(first32768)buzzerset();lcdprintstring(0,2,fp);break; case 8: first=cos(end2);ecvt(first,fp);if(first32768)buzzerset();lcdprintstring(0,2,fp);break; case 9: first=tan(end2);ecvt(first,fp);if(first32768)buzzerset();lcdprintstring(0,2,fp);break; /*first=0;*/n=0;k=-1;g=1;ans=1; f=0;break; case 100: readtime(time); switch(time3) case 1:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,mon.);break; case 2:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,tues);break; case 3:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,weds);break; case 4:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,thurs);break; case 5:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,fri.);break; case 6:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,sat.);break; case 7:lcdprintstring(8,1, );lcdprintstring(10,1,sun.);break; default:break; lcdprintnumber(0,1,2,time5); /month lcdprintstring(2,1,/); lcdprintnumber(3,1,2,time4); /day lcdprintstring(5,1,/); lcdprintnumber(6,1,2,time6); /year lcdprintnumber(0,2,2,time2); /hour lcdprintstring(2,2,:); lcdprintnumber(3,2,2,time1); /minute lcdprintstring(5,2,:); lcdprintnumber(6,2,2,time0);lcdprintstring(8,2, ); /second key=getkey(); if (key=12) /*进入计算状态*/ cnt=0;t=1;key=0x80;lcdinitialize(); first=0;end1=0;end2=0;f=0;k=-1;g=1;n=0;h=0;ans=0; break; default:break; if(n=0) end1=first;else end2=first; if(key=14) /清零ac cnt=0;first=0;end1=0;end2=0;f=0;k=-1;g=1;h=0;lcdinitialize();ans=0; key=0x80; 2、 键盘模块程序void keydelay(unsigned int keyjstime); /按键扫描头文件unsigned char getkey();unsigned char getkey()unsigned char temp;p1&=0xf0;p2&=0xf0; temp=p1&0x0f;if(temp!=0x0f)keydelay(666666) ;if(temp=(p1&0x0f)p2|=0x0e;switch(p1&0x0f)case 0x0e:return 12;case 0x0d:return 13;case 0x0b:return 14;case 0x07:return 15;case 0x0f:break;default:return 0x80;p2&=0xf0;p2|=0x0d;switch(p1&0x0f)case 0x0e:return 3;case 0x0d:return 6;case 0x0b:return 9;case 0x07:return 11;case 0x0f:break;default:return 0x80;p2&=0xf0;p2|=0x0b;switch(p1&0x0f)case 0x0e:return 2;case 0x0d:return 5;case 0x0b:return 8;case 0x07:return 0;case 0x0f:break;default:return 0x80;p2&=0xf0;p2|=0x07;switch(p1&0x0f)case 0x0e:return 1;case 0x0d:return 4;case 0x0b:return 7;case 0x07:return 10;case 0x0f:break;default:return 0x80; return 0x55;void keydelay(unsigned int keyjstime)unsigned char temp;unsigned int jskeydelay;for(jskeydelay=0;jskeydelaykeyjstime;jskeydelay+)temp+;3、 lcd液晶显示模块程序sbit lcd_rs= p36;sbit lcd_rw= p35;sbit lcd_en = p33;sfr lcddata=0x80;void lcdwrite(bit cd,unsigned char input);void lcdwait(unsigned char cishu);void lcddelay();void lcdinitialize();void lcdprintstring(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *string);void lcdprintnumber(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char weishu,unsigned int number);unsigned char readstate();void lcdinitialize() lcddelay();lcdwrite(0,0x38); /*设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口*/lcddelay();lcdwrite(0,0x38);lcddelay();lcdwrite(0,0x38);lcddelay();lcdwrite(0,0x38);lcddelay();lcdwrite(0,0x08); /*关显示，不显示光标，光标不闪烁*/lcddelay();lcdwrite(0,0x01); /*显示清屏，数据指针清零，所有显示清零*/lcddelay();lcdwrite(0,0x06); /*读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一，整屏显示不移动*/lcddelay();lcdwrite(0,0x0c); /*开显示，不显光标，光标不闪*/void lcdwrite(bit cd,unsigned char data) /*cd=0,写命令；cd=1,写数据*/lcdwait(20);lcd_rs=cd;lcd_rw=0;lcd_en=0;lcddata=data;lcd_en=1;lcd_en=0;void lcdprintstring(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *string) /*写字符串*/unsigned char address;address=x+(y-1)*0x40+0x80; /*指针定位,x为列，y为行*/lcdwrite(0,address);while(*string!=0)lcdwrite(1,*string);string+;void lcdprintnumber(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char weishu,unsigned int number)unsigned char address; /*写数字，最大为6位数，x列，y行，位数，数字*/unsigned char j,temp5;address=x+(y-1)*0x40+0x80;lcdwrite(0,address);temp0=(number%100000)/10000+48;temp1=(number%10000)/1000+48;temp2=(number%1000)/100+48;temp3=(number%100)/10+48;temp4=number%10+48;for(j=5-weishu;j5;j+)lcdwrite(1,tempj); void lcdwait(unsigned char cishu)unsigned char i;for(i=0;icishu;i+)if(readstate()&0x80)continue;else break; unsigned char readstate() /*读状态*/unsigned char temp;p0=0xff;lcd_en=0;lcd_rs=0;lcd_rw=1;lcd_en=1;temp=lcddata;lcd_en=0;return temp; void lcddelay()unsigned int a;for(a=0;a1000;a+);4、 时间模块程序 /iic总线模块void iicdelay(unsigned int times);void iicstart() mde=1; mdo=1; iicdelay(2); mco=1; iicdelay(2); mdo=0; iicdelay(2);void iicstop() mde=1; mdo=0; iicdelay(2); mco=1; iicdelay(2); mdo=1;void iicack() mde=1; mco=0; mdo=0; iicdelay(2); mco=1; iicdelay(2); mco=0; iicdelay(1); mdo=1;void iicnack() mde=1; /mco=0; mdo=1; iicdelay(2); mco=1; iicdelay(2); mco=0; bit iicreadack() bit ack; mco = 0; iicdelay(2); mde=1; mdo=1; mco=1; iicdelay(2); mde=0; ack=mdi; mco=0; return ack; void iicwriteda(unsigned char da) unsigned char i; mde=1; for(i=0;i8;i+) mco=0; iicdelay(0); if(dai)&0x80) mdo=1; else mdo=0; iicdelay(2); mco=1; iicdelay(3); mco=0;unsigned char iicreadda() unsigned char da; int i; da=0; mde=1; mdo=1; mde=0; for(i=0;i8;i+) mco=0; iicdelay(3); mco=1; iicdelay(1); if(mdi=1) da=da1;da+; else da=da1; mco=0; return da;void iicdelay(unsigned int t) unsigned int i,j; for(i=0;i0;j-); void readtime(unsigned char time7) bit eatemp; unsigned char temp; eatemp=ea; cfg848|=0x01;/使用片内xram iicstart(); iicwriteda(0xd0); iicreadack(); iicwriteda(0x00); iicreadack(); iicstop(); iicdelay(1); iicstart(); iicwriteda(0xd1); iicreadack(); time0=iicreadda(); iicack(); time1=iicreadda(); iicack(); time2=iicreadda(); iicack(); time3=iicreadda(); iicack(); time4=iicreadda(); iicack(); time5=iicreadda(); iicack(); time6=iicreadda(); iicnack(); iicstop(); iicdelay(1); time0=(time0&0x7f)4)*10+(time0&0x0f); /second time1=(time1&0x7f)4)*10+(time1&0x0f); /minute if(time2&0x40) if(time2&0x20)temp=0x80;else temp=0x40; time2=(time2&0x1f)4