基于AT89C51单片机简易计算器的设计说明

1、广東诲译大学微机原理与单片机课程设计课程设计报告基于51单片机的简易计算器设计学生姓名卓国焕专业电子信息工程所在班级1141学号201411611136指导老师欧触灵日期2016.10.312016.11.4、设计目的单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系 统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通 信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的简单数字计算器设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位整数数范围内的基本四则运算，并在LED上显示相应的结 果。软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。

2、二、总体设计及功能介绍 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单 片机为主控机，实现对计算器的设计。具体设计及功能如下：(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LED显示数据和结果。(2)另外键盘包括数字键(09)、符号键(+、-、X、+)、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LED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LED上输出运算结果。（4）错误提示

3、：当计算器执行过程中有错误时，会在LED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LED上显示“ CUO 5,，提示溢出。三、系统模块组成框图:51单片机输入模块二、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LED动态显示。按键部分：采用4*4集成计算键盘;总电路图:I月E氏心viMbuBUTIQN UP W4LEC RYEnU ID LED- LLE乳峙 AE5O EDIHUH SreFEFII(1) 4 x 4集成计算键盘集成计算键盘本质上是4 x 4矩阵键盘，矩阵键盘采用四条I/O 条I/O线作为列线组

4、成键盘，在行线和列线的每个线作为行线，四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。矩阵键盘内部电路图如图所示：厂入-ft。 厂S _Q 屣 P 厂。鼻* 严Q 亠 O1 flj卜。M。一厂。 J.GiVRT（三）、LED显示模块 如图ABCDEFG DP1 458F?P1口 i力RFPACk.XX4-33P0.1/437P0.243ftP0.335B34P0.5 r33P

5、0.6B32P0.7939 PO.O 2pojo 23DOQ?252iD213 DO13VbTP06 oP0.7PSCMs5N1iD414咗13 D612 D774HC573LE OEDOP1D23D4P .O 2QCM 3叩24P 46 讥7 =0.6 合0.7 9DSDO7AO 12034Q5Q6719 BO17 B2M即,liiLEO本设计采用LED共阴数码管来显示输出数据。共阴数码管的每一位都是公共的阴极，只有输入低电平的时候才有可能被点亮，所以位选的时候被选中的位必须是低电平o本设计采用两个74HC573锁存器来驱动数码管，引脚如上图所示。74HC573-1是控制段选的，74HC57

6、3-2是控制位选的，P2. 6和P2. 7端口是锁存使能位，置高电平时锁存器透明（即输入和输出相 同），置低电平时锁存。74HC573的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数据（D ）输入而变。当使能为低时，输出将锁 存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数 据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以 驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需 要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器HC573引脚功能:引脚号符号名称及功能10E3态输出使能输入（低电平）2-9D0 - D

7、7数据输入12-19Q0 - Q73态锁存输出11LE锁存使能输入10GND接地（0V）20VCC电源电压四）运算模块（51单片机控制）51单片机是在一块芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、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（RAM ）、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

8、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U1X1AL1XTAL2RS7FOJO/ADO |D.d/ADd P0.2/AD2P0A/AD3P0.4AAD4 P0A/AD5 po.e/AteP0.7/AD7P2.0/ASF2.1/A9PS.2ZA1OPSBNALE EAP2.SM.11P2.AA12P2.5aA13F2,6XA14P2 7/AWP価T2P3.O/RXDP1J/T2EXP3.1/TXDP1.ZPS .S/INIDP3.3/1 fJ TP1.41P1 5R3,4fTPl.fiDPI.7P5.5/T1zAT9C5Z单片机最小系统Cl1nF C

9、21nF*TEj 1119 Ir_xCRYSTALg IXTALZ10b复位时单片机的初始化操作，只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号，就可以使STC89C51单片机复位。本次采用的是12M晶振，按钮复位电路。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：1、键盘输入；2、数值显示；3、力口、减、乘、除四则运算；针对上述功能，计算器软件程序要完成以下程序的设计:1 、键盘输入检测程序2、LED显示程序3、算术运算程序1 程序流程图系统总流程图LED显示算术运算程序流程图2、程序清单#in clude#in clude#defi ne uchar un sig ned ch

10、ar#defi ne uint un sig ned int#defi ne ulong un sig ned long sbit wela=P2A7; / 定义d需口sbit dula=P2A6;long in1 ,in2,out,x;int ent,i,flag;codeucharnum=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,Ox 5e,0x79,0x71;/LED 显示字模，共阴void delay(uint xms) / 延时函数uint j;for(i=xms;i0;i-)for(j=114;

11、j0;j-);void display() /显示函数声明uchar w1 ,w2,w3,w4,w5,w6,f=0;long y;if(x=0) /显示六位计时数if(x=1e6)PO=Oxff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=num12;dula=0;delay ；PO=Oxff;wela=1;PO=Oxef;wela=0;dula=1;P0=0x3e;dula=0;delay ；PO=Oxff;wela=1;PO=Oxdf;wela=0;dula=1;P0=num0;dula=0;return;w1 =x%10;w2=x/10%10;w3=x/100%10;

12、w4=x/1000%10;w5=x/10000%10;w6=x/100000%10;delay(2); if(f=1|w6)f=1；PO=Oxff; wela=1;PO=Oxfe; wela=O; dula=1;P0=numw6; dula=O; delay ；if(f=1|w5)f=1；PO=Oxff; wela=1;PO=Oxfd; wela=O; dula=1;P0=numw5; dula=O; delay ；if(f=1|w4)f=1；PO=Oxff; wela=1;PO=Oxfb; wela=O; dula=1;P0=numw4; dula=O;delay ;if(f=1 |w3)f

13、=1 ； PO=Oxff; wela=1; P0=0xf7; wela=O; dula=1;P0=numw3; dula=O; delay(2);if(f=1|w2)f=1 ； PO=Oxff; wela=1; PO=Oxef; wela=O; dula=1;P0=numw2; dula=O; delay(2);PO=Oxff;wela=1;PO=Oxdf;wela=O;dula=1; P0=numw1; dula=O;delay ；elsey=labs(x);if(y=1e5)wela=1;P0=0xf7; wela=O; dula=1;P0=num12; dula=O; delay ；PO

14、=Oxff; wela=1; PO=Oxef; wela=O; dula=1; P0=0x3e; dula=O; delay ；PO=Oxff; wela=1; PO=Oxdf; wela=O; dula=1; PO=numO; dula=O; delay ；return;w1 =y%10;w2=y/10%10;w3=y/100%10;w4=y/1000%10;w5=y/10000%10;if(f=1|w5)if(f=0)P0=0xff; wela=1;P0=0xfe; wela=0; dula=1;P0=0x40; dula=0;delay(2);f=1;PO=Oxff; wela=1;PO

15、=Oxfd; wela=O; dula=1; P0=numw5; dula=O; delay(2);if(f=1|w4)if(f=O)PO=Oxff; wela=1;PO=Oxfd; wela=O; dula=1; P0=0x40; dula=O; delay(2);f=1; PO=Oxff; wela=1;PO=Oxfb; wela=O; dula=1; P0=numw4; dula=O; delay(2);if(f=1|w3)if(f=O)wela=1; PO=Oxfb; wela=O;dula=1;P0=0x40; dula=O; delay ；f=1; PO=Oxff; wela=1;

16、P0=0xf7; wela=O; dula=1; P0=numw3; dula=O; delay(2);if(f=1|w2)if(f=O)PO=Oxff; wela=1;P0=0xf7; wela=O; dula=1;P0=0x40; dula=O; delay(2);f=1；PO=Oxff; wela=1;PO=Oxef; wela=O; dula=1;P0=numw2; dula=O;delay ;if(f=O)PO=Oxff; wela=1; PO=Oxef; wela=O; dula=1: P0=0x40; dula=O; delay ；PO=Oxff; wela=1; PO=Oxdf

17、; wela=O; dula=1; P0=numw1; dula=O; delay ；void keyscan() /键盘扫描函数uchar temp;P1=Oxfe; temp=P1;temp=temp&OxfO; if(temp!=OxfO)delay(8); temp=P1; temp=temp&OxfO; if(temp!=OxfO) temp=P1; switch(temp) case Oxee: if(cnt6) cnt+;if(flag=O) in1=in1*10+7;x=in1;elsein2=in2*10+7;x=in2;break;case Oxde:if(cnt6)cn

18、t+;if(flag=O) in1=in1*10+8; x=in1;elsein2=in2*10+8; x=in2;break;case Oxbe:if(cnt6)cn t+;if(flag=O)in1=in1*10+9;x=in1;elsein2=in2*10+9; x=in2;break;case 0x7e:if(cnt!=O&flag=O)cnt=O; flag=4;break;while(temp!=OxfO)temp=P1; temp=temp&OxfO;P1=0xfd; temp=P1; temp=temp&0 xfO; if(temp!=OxfO)delay(8);temp=P1

19、; temp=temp&OxfO;if(temp!=OxfO)(temp=P1;switch(temp)case Oxed: if(cnt6) cnt+; if(flag=O) in1=in1*10+4; x=in1;JelseHn2=in2*10+4;x=in2;break;case Oxdd:if(cnt6)cnt+; if(flag=O) Hn1=in1*10+5; x=in1;elsein2=in2*10+5; x=in2;break;case Oxbd:if(cnt6)cnt+; if(flag=O) Hn1=in1 *10+6; x=in1;elsein2=in2*10+6;x=i

20、n2;break;case 0x7d: if(cnt!=0&flag=O) tcnt=O; flag=3;break;while(temp!=OxfO)temp=P1; temp=temp&OxfO;P1=0xfb;temp=P1; temp=temp&OxfO;if(temp!=OxfO)delay(8); / 消除抖动 temp=P1;temp=temp&OxfO; if(temp!=OxfO)(temp=P1;switch(temp)(case Oxeb: if(cnt6) cnt+; if(flag=O) Hn1=in1*1O+1; x=in1;elsein2=in2*10+1;x=i

21、n2; break; case Oxdb: if(cnt6)cnt+; if(flag=O) in1=in1*10+2;x=in1;)else Hn2=in2*10+2; x=in2;break; case Oxbb: if(cnt6) cnt+; if(flag=O) in1 =in1 *10+3; x=in1;elsein2=in2*10+3; x=in2; break; case 0x7b: if(cnt!=O&flag=O)cnt=O; flag=2;break;while(temp!=OxfO)temp=P1; temp=temp&OxfO;P1=0xf7; temp=P1;temp

22、=temp&OxfO; if(temp!=OxfO) delay(8); temp=P1; temp=temp&OxfO;if(temp!=OxfO) /证明有键按下，if语句是为了让键盘松开 temp=P1; switch(temp) case 0xe7: cnt=O; in1=0; in2=0; out=0; flag=O;x=0; break;case 0xd7: if(cnt6) cnt+; if(flag=O) Hn1=in1*10+0; x=in1;JelseHn2=in2*10+0;x=in2;break; case 0xb7: / 如果得到符号位 switch(flag)case 1: out=in1+in2; / 加 break; case 2: out=in1-in2;break;减case 3:乘out=in1*in2; break; case 4: if(in2)out=in1/in2;break;除x=out;in1=0;in2=0;cnt=O;flag=O;break; case0x77:if(cnt!=0&flag=0) cnt=0; flag=1;break;while(temp!=0xf0)/等待按键松开temp=P1; temp=temp&0xf0;v