基于-AT89C51单片机简易计算器的设计

1、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、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 LEDt显示相应的结 果。软件方面使用CS言编程，并用PROTUES真。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-5保列单片机为主控机， 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

2、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LEDS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LEDk输出运算结果。(4)错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在 LEDt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LEDt显示“CUO，提示溢出。三

3、、系统模块组成框图:输入模块51单片机二、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:JTlT DEVICES口二 HLLE丙 HC573 Al&3t BLTTTflN EAP C4P-ELIC CRT51AL KrrPAD-SMALLCAlJC LED BLUE RES RESRATK SCUNMfi 5Ft：ER叵匚匚口回回回回 W 6 B fl b-（1）4X4集成计算键盘集成计算键盘本质上是4X 4矩阵键盘，矩阵键盘采用四条I/O线 作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘，在行

4、线和列线的每个交叉 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：（三）、LED显示模块如图pa.o:光P0 1337P0.2430pa.3535FQTB34P0.5733PO.B启32P07s*2aX 3甘匕2SRE5PACK-BTFexIEIpo.o b p口. PCI2 4PU3 $.PCi.4 6P0.5 7 FOB SPO.7 9_U4.

5、PQ 口2PQ 2 qFG.3 g PiT4fiF0.5 7PE3 口 FO.TQ-U374HC573：LELE E-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。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，74HC573-2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

6、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弓卿功能:引脚号 符号名称及功能1 OE3 态输出使能输入（低电平）2-9D0 - D7数据输入12-19 Q0 - Q7 3态锁存输出11 LE锁存使能输入12 GND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

7、/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U1JXTAL1XTAL2RSTPSEN ALE EAP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3Pl.qP1.5P1.B

8、P1,7POO/ADO P0.1/AD1 PO.2ZAD2 PQ3收口3 PD.4/AM PO 5/AD5 P0.8/AD6P0.7ZAD7P2 0/A8 P2,VA9P2.2/A1O P2.3/A11 P2.A12 P2.5/413 P2 e/A14 P2.7/A-15P3 0/RXD P3.1/TXD P3 2JMTO P3.3yiNT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6WRP3.7/RtiTaecsG单片机最小系统复位时单片机的初始化操作，只要给 RS引脚加上两个机器周期以上的高电平信号，就可以使STC89C51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

9、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、 LEDS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#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit wela=P2” /定义端口sbit dula=P2A6;long in

10、1,in2,out,x;int cnt,i,flag; ucharcodenum尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /LED 显示字模，共阴 void delay(uint xms) / 延时函数 uint j;for(i=xms;i>0;i-) for(j=114;j>0;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)

11、 P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=num12;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xef;wela=0;dula=1;P0=0x3e;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=num0;dula=0;delay(2);return;)w1=x%10;w2=x/10%10;w3=x/100%10;w4=x/1000%10;w5=x/10000%10;w6=x/100000%10; if(f=1|w6)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0

12、xfe;wela=0;dula=1;P0=numw6;dula=0;delay(2);)if(f=1|w5)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xfd;wela=0;dula=1;P0=numw5;dula=0;delay(2);)if(f=1|w4)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xfb;wela=0;dula=1;P0=numw4;dula=0;delay(2);)if(f=1|w3)(f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=numw3;dula=0;delay(2);)if(f=1|w2)(f=1;P0=0xff;w

13、ela=1;P0=0xef;wela=0;dula=1;P0=numw2;dula=0;delay(2);)P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=numw1;dula=0;delay(2);)else(y=labs(x);if(y>=1e5)(P0=0xff;wela=1;P0=0xf7; wela=0; dula=1;P0=num12; dula=0; delay(2);P0=0xff; wela=1;P0=0xef; wela=0; dula=1;P0=0x3e; dula=0; delay(2);P0=0xff; wela=1;P0=0xd

14、f; wela=0; dula=1;P0=num0; dula=0; delay(2);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;P0=0xff;wela=1;P0=0xfd;wela=0;dula=1;P0=numw5;dula=0; delay(2);)if(f=1|w4)(if(f=0)(P0=0xff;wela=1;P0=0xfd;we

15、la=0;dula=1;P0=0x40;dula=0; delay(2);)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xfb;wela=0; dula=1;P0=numw4;dula=0; delay(2);)if(f=1|w3)(if(f=0)(P0=0xff;wela=1;P0=0xfb;wela=0; dula=1;P0=0x40; dula=0; delay(2);)f=1;P0=0xff; wela=1;P0=0xf7; wela=0; dula=1;P0=numw3; dula=0;delay(2);) if(f=1|w2)if(f=0)P0=0xff;wela=1;P0=0x

16、f7;wela=0;dula=1;P0=0x40;dula=0; delay(2);)f=1;P0=0xff;wela=1;P0=0xef;wela=0;dula=1;P0=numw2;dula=0;delay(2);if(f=0)P0=0xff;wela=1;P0=0xef;wela=0;dula=1;P0=0x40;dula=0;delay(2);P0=0xff;wela=1;P0=0xdf;wela=0;dula=1;P0=numw1;dula=0;delay(2);void keyscan() /键盘扫描函数uchar temp;P1=0xfe;temp=P1;temp=temp&am

17、p;0xf0;if(temp!=0xf0)delay(8);temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)temp=P1;switch(temp)case 0xee:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+7;x=in1;elsein2=in2*10+7;x=in2;break;case 0xde:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+8;x=in1;elsein2=in2*10+8;x=in2;break;case 0xbe:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in

18、1=in1*10+9;x=in1;elsein2=in2*10+9;x=in2;break;case 0x7e:if(cnt!=0&&flag=0)cnt=0;flag=4;break;while(temp!=0xf0)temp=P1;temp=temp&0xf0;P1=0xfd;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)delay(8);temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)temp=P1;switch(temp)case 0xed:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0

19、)in1=in1*10+4; x=in1; else in2=in2*10+4; x=in2;break;case 0xdd:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+5; x=in1; else in2=in2*10+5; x=in2;break;case 0xbd:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+6; x=in1; else in2=in2*10+6; x=in2;break;case 0x7d:if(cnt!=0&&flag=0)cnt=0;flag=3;break;while(temp!=0x

20、f0)temp=P1;temp=temp&0xf0;P1=0xfb;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)delay(8); /消除抖动temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)temp=P1;switch(temp)case 0xeb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+1;x=in1; else in2=in2*10+1;x=in2; break;case 0xdb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+2;x=in1;e

21、lsein2=in2*10+2; x=in2;break;case 0xbb:if(cnt<6)cnt+;if(flag=0)in1=in1*10+3; x=in1;elsein2=in2*10+3; x=in2;break;case 0x7 b:if(cnt!=0&&flag=0)cnt=0;flag=2;break;while(temp!=0xf0)temp=P1;temp=temp&0xf0;P1=0xf7;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)delay(8);temp=P1;temp=temp&0xf0

22、;if(temp!=0xf0) /证明有键按下，if 语句是为了让键盘松开temp=P1; switch(temp) case 0xe7:cnt=0;in1=0;in2=0;out=0;flag=0;x=0;break;case 0xd7:if(cnt<6) cnt+;if(flag=0) in1=in1*10+0;x=in1; else in2=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;/ 减break;case 3:out=in1*in2;/ 乘break;case 4: if(in2) out=in1/in2; break;x=out;in1=0;in2=0;cnt=0;flag=0;break;case 0x77:if(cnt!=0&&flag=0) cnt=0;flag=1;break;while(temp!=0xf0) /temp=P1;temp=temp&