单片机课程设计报告

任务书 一． 课程设计题目及任务要求 设计十进制加减乘法计算器，要求能显示三位输入和四位输出。 二． 设计思路 1.操作显示设备 显示设备采用八片七段共阴极LED显示器，共设置16个键，其中数字键0-9共十个，接下来依次是加号键，减号键，乘号键，除号键，清除键，操作设备是4*4的矩阵键盘。 2．程序实现功能 （1）十进制加减乘除计算：输入范围为1-999，改程序输入两个定点数，每个3位，输出四位，A为加，B为减，C为等于，输出为四位计算结果。 （2）计算机复位功能：DEC均为清零重启，任何时候按下DEC中一个将重新开始。 绪论 现时学习或生活中，常会遇到一些数目较大数据，繁杂的数据运算，徒手运算起来很困难，这时候我们就必须用到计算器。人们对计算器的要求不断提高，现在，已经有一些功能较为强大，涵盖面较广的计算软件，而且各种平台的小工具仍不断出现，这些大大方便了我们的生活给我们更多的悬着和实现方式，本程序实现了加，减，乘，除的功能，但是，每次只能运算一个表达式，按DEC清空后再计算下一组式子。 方案论证 方案一：采用计算器专用芯片实现。用计算器专用芯片进行设计并编程实现。这种设计方案计算效率高、速度快、而且成本也相对较低，是厂家做计算器的最佳方案。但是本人对计算器专用芯片掌握的不够，还不足以实现设计计算器，所以这个方案不可去。 方案二：用单片机实现。由于单片机集成了运算器电路、控制电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以及输入/输出口电路等，所以用单片机设计控制电路省去了很多分立元器件。由于单片机是可编程芯片，并且它可以运用C语言编写，对于一些复杂的计算功能，可以调用C语言库函数。使编写程序变得非常简单。所以该课题用单片机实现，不仅功能易于实现，而且精确度高，稳定性好，抗干扰能力强。并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点，且技术比较成熟。性价比也相当高。更重要的是本人经过几年的学习，对单片机已有深刻的理解，并且可以灵活运用。 方案说明 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、显示模块、错误报警模块、键扫描接口电路共四个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。 键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。 显示模块采用2枚四位一体共阴极数码管和74ls273锁存芯片构成等器件构成。 系统硬件设计 1．单片机最小系统

单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括 主控芯片、复位电路和晶振电路。 主控芯片选取STC89C52RC芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。 晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取30pF。 采用按键复位电路，电阻分别选取100Ω和10K，电容选取10μF。

.2键盘接口电路 计算器所需按键有： 数字键：’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’,’0’ 功能键：’+’, ’-‘ , ’*’, ’/ ’ , ’ = ’, ’ C( 清零)’ 共计16个按键，采用4*4矩阵键盘，键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P3.0~P3.7，这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P3口德扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘的功能。 .3数码管显示电路 采用4位数码管对计算数据和结果的显示，这里选取共阳数码管，利用NPN三极管对数码管进行驱动，为了节省I/O资源，采取动态显示的方法来显示计算数据及结果。 利用74273锁存器来实现数码管的动态显示，P0口输出显示值，P2.4为段选口，控制273锁存器的时钟引脚，从而得到对数码管输入 数据的控制。 P2.0~P2.3用来作为位选端，控制哪几位数码管进行显示。 系统软件设计 要进行数据的计算就必须先进行数据的输入，也就必须确定按键输入的数值是什么，这就需要对键盘进行扫描，从而确定究竟是哪个键按下。 以下为键盘扫描子程序的程序清单 void dujian() { uchar i=0,temp; P3=0xf0; if(P3!=0xf0) { delay(10); if(P3!=0xf0) { temp=0xfe; for(i=0;i<4;i++) { P3=temp; switch(P3&0xf0) { case 0xe0: k=0+i*4; break; case 0xd0: k=1+i*4; break; case 0xb0: k=2+i*4; break; case 0x70: k=3+i*4; break; default : break; } temp=temp<<1|0x01; } switch(k) { case 0: num2[flag_wei]=0; break; case 1: num2[flag_wei]=1; break; case 2: num2[flag_wei]=2; break; case 3: num2[flag_wei]=3; break; case 4: num2[flag_wei]=4; break; case 5: num2[flag_wei]=5; break; case 6: num2[flag_wei]=6; break; case 7: num2[flag_wei]=7; break; case 8: num2[flag_wei]=8; break; case 9: num2[flag_wei]=9; break; case 10: flag_fuhao=1; // + switch(flag_wei) { case 1: shu1=num2[0]; break; case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1]; break; case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2]; break; default : break; } for(i=0;i<8;i++) num2[i]=0;

flag_wei=-1; j=0; break; case 11: flag_fuhao=2; // - switch(flag_wei) { case 1: shu1=num2[0]; break; case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1]; break; case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2]; break; default : break; }

for(i=0;i<8;i++) num2[i]=0; flag_wei=-1; j=0; break; case 12: flag_fuhao=3; // * switch(flag_wei) { case 1: shu1=num2[0]; break; case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1]; break; case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2]; break; default : break; }

for(i=0;i<8;i++) num2[i]=0;

flag_wei=-1; j=0; break; case 13: flag_fuhao=4; // / switch(flag_wei) { case 1: shu1=num2[0]; break; case 2: shu1=num2[0]*10+num2[1]; break; case 3: shu1=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2]; break; default : break; }

for(i=0;i<8;i++) num2[i]=0;

flag_wei=-1; j=0; break; case 14: switch(flag_wei) { case 1: shu2=num2[0]; break; case 2: shu2=num2[0]*10+num2[1]; break; case 3: shu2=num2[0]*100+num2[1]*10+num2[2]; break; default : break; } switch(flag_fuhao) { case 1: jieguo= shu1+shu2; break; case 2: jieguo= shu1-shu2; break; case 3: jieguo= (ulong)shu1*shu2; break; case 4: jieguo= (ulong)shu1/shu2; break; default : break; }