51单片机课设-串口计算器

1、二0一三年 单片机课程设计报告姓 名 学 号 指导老师 完成时间 2013/12/26 河 海 大 学2013年12月 2013年电科专业单片机课程设计报告 Dec.20131 作品简介本作品为带有串口通信功能的计算器，PC可通过串口助手软件将算式发送至单片机，单片机立即将计算结果发送回PC，并且在液晶上显示结果。串口通信波特率为两档可调，分别为9600bps和4800bps，可通过两个按键调整，同时在液晶上会显示当前的波特率。计算器可自动识别输入的字符串，并自动判断输入的算式是否正确；可自动识别算式中包含错误字符、除数为零、浮点数做取余运算等错误。当计算结果超出设定范围时在液晶上出现“超出范

2、围”提示，同时向PC发送“The result is out of range! ”。2 作品整体方案2.1 串行通信功能：实验板和PC电脑通过USB线相连，使MCU和PC软件“串口助手”能够进行串行通信。 (1)当实验板上电时默认波特率为9600bps，并发送欢迎词和提示词，例如“Welcome to Calculator V1.0”,"You can press key1 and key2 to change baud rate.". (2)当实验板上按键1按下时波特率变更为4800bps，按键2按下时波特率变更为9600bps，并用两个LED灯指示相应的波特率。2.2

3、 计算器功能通过串口助手发送框发送需要计算的公式，例如20*4=，MCU收到后解析公式并计算结果，将结果返回给串口，例如“The result is 80”，同时将计算结果显示在数码管上，具体细节如下：（1）可以进行加（+）、减（-）、乘（*）、除（）、取余（%）运算；（2）整形、浮点型运算；（3）当计算结果为整形数时，有效的运算结果范围是-9999999，超过此结果，返回相应的提示符，例如“The result is out of range.”，液晶上显示“超出范围”；（4）当计算结果为浮点数时，有效的运算结果范围是-99.9999.9，液晶上保留3位有效数字，超过此结果，返回相应的提示符

4、，例如“The result is out of range.”，液晶上显示“超出范围”。串口调试助手液晶显示结果及波特率AT89S52单片机波特率调整3 程序设计思路本程序分为四部分：串口接收、字符串识别、算数运算、结果显示。（1）串口接收：PC通过串口向单片机发送的算式是以字符串的形式发送的，故单片机程序可使用数组存放接收到的字符串。由于每次发送的算式均以“=”结尾，所以在程序中可对每次接收到的字符进行检测，若检测到“=”则接收结束，程序开始执行下一步操作。void init_serial() /初始化串口设置TMOD=0x20;TH1=0xfd;TL1=0xfd;SCON=0x50;EA

5、=1;ES=1;TR1=1;void serial_receive() interrupt 4if(RI=1) rec_strrec_count=SBUF; /将接收到的字符串保存在数组rec_str中if(rec_strrec_count='=') flag=1;str_length=rec_count;rec_count+; RI=0;(2)字符串的识别：由于接收到的算式是以字符串的形式保存在数组中，不能直接进行算术运算，需对字符串进行识别转换，得到相应的运算数和运算符。并且自动识别出不正确的表达式。while(rec_stri)if(rec_stri='='

6、;)break; if(rec_stri>=48 && rec_stri<=57) | rec_stri='.')if(rec_stri='.')sign_point=1;numji-k=rec_stri;i+;elseoperator=rec_stri;i+;k=i;j+;（3）算数运算：将转换得到的运算数根据运算符进行相应的运算操作，同时对违反算术运算规则的运算进行错误提示，如除数为零、浮点数取余等运算。若是浮点数的运算还需要对结果进行小数位数的控制（含四舍五入）。if(sign_point)num1=atof(num0);num

7、2=atof(num1);if(num1<=0.001 | num2<=0.001) return 'N'/if(operator='/' && abs(num2)<0.001)/return 'N'switch(operator) case '+': result_f=num1+num2; break;case '-': if(num1-num2<0)result_f=num2-num1;sign_bit=1;if(result_f>99.999)return 

8、9;R'elseresult_f=num1-num2;break;case '*': result_f=num1*num2; break;case '/':result_f=num1/num2; break;/case '%':result_f=(int)num1%(int)num2; break;default: break;if(result_f>999.999)return 'R'result_str_len=sprintf(result_str,"%.3f",result_f);/将浮点数

9、转换成字符串 存储在result_str中elsenum3=atoi(num0);num4=atoi(num1);if(num3=0 | num4=0)return 'N'/if(num4=0 && operator='/')/return 'N'switch(operator) case '+': result_i=num3+num4; break;case '-': if(num3-num4<0)result_i=num4-num3;sign_bit=1;if(result_i>99

10、9)return 'R'elseresult_i=num3-num4;break;case '*': result_i=num3*num4; break;case '/':result_i=num3/num4; break;case '%':result_i=num3%num4; break;default: break;if(result_i>9999)return 'R'result_str_len=sprintf(result_str,"%d",result_i);(4)结果显示：将

11、计算得到的结果通过串口发送至PC并且显示在液晶上，由于串口发送和液晶显示必须以字符的方式，所以须将计算结果转换成字符串。void display_result()uchar i,st=0;PCD_write_chinese_string_space(0,0,8,9,0,0); /清除显示PCD_write_chinese_string_space(0,1,8,9,0,0);if(sign_bit)st=1;PCD_write_chinese_ch(0,0,8,1,18,0);for(i=0;i<result_str_len;i+)if(result_stri='.')PC

12、D_write_chinese_ch(st*8,0,8,1,19,0);else PCD_write_chinese_ch(st*8,0,8,1,result_stri-48,0);st+; 4 遇到的问题及解决办法全局变量定义多了之后编译无法通过：经过资料查询，发现是软件默认的变量存储模式为Small，将其改为Large模式后问题得到很好的解决。计算一次之后，第二次的结果会出现问题，受到第一次计算的影响：经过排查发现是由于没有将第一次存储的数据清空，在接收到第二次的字符时受到第一次存储的数据的影响。对于浮点数保留若干位小数之后需要进行四舍五入的问题：在帮助组员进行数码管显示时，由于只保留一位小数，就需要考虑四舍五入的问题。5 小结此次单片机课设题目的难点在于对接收到的字符串的识别处理，且需要考虑多种特殊情况。经过此次课设，对字符串的识别处理能力有了进一步的提高。作为小组长，需要及时关组组员的进度，并帮助组员解决一些遇到的问题。在这当中，需要按照别人程序的思路来对程序进行调试，这是挺有挑战的。当然，通过与不同人的交流，也对自己的思路有了一定的积极影响，通过互相取长补短，让自己得到了很大的进步。由于程序比较长，所以逻辑性和编程的规范就显得尤为重要