基于51單片機的簡易計算器設(shè)計

1、2013 - 2014 學(xué)年_ _學(xué)期山東科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心創(chuàng)新性實驗研究報告實驗項目名稱 基于51單片機的簡易計算器設(shè)計2013年12 月 27 日一、實驗摘要通過對51單片機匯編指令、STC89C52RC單片機片上各功能模塊、> 用外部可編程芯片的學(xué)習和應(yīng)用訓(xùn)練， 進一步熟悉51單片機匯編程序設(shè)計， 串行總線接口程序設(shè)計以及外部可編程芯片的使用方法。學(xué)習創(chuàng)新性實驗報告的撰寫方法。、實驗?zāi)康?、基于STC89C52RC單片機設(shè)計制作簡易計算器，能完成絕對值小于 100的有符號整數(shù)的加減乘除四則運算，運算結(jié)果均保留小數(shù)點后一位。2、要求有加、減、乘、除、負號、歸零、等號鍵。3、

2、利用6位LED顯示參加運算的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果，顯示運算結(jié)果超限 提示，消隱未使用位。4、鼓勵進行探索?？稍诹私鈱嶒炇移鞑牟⒛軐崿F(xiàn)題目基本要求的情況 下，對題目進行創(chuàng)新設(shè)計三、實驗場地及儀器、設(shè)備和材料：1、實驗場地：J11-3242、實驗儀器、設(shè)備和材料：PC兼容機一臺、80C52單片機實驗箱一臺、2*8 鍵盤一個、6個共陽極的數(shù)碼管、連線若干四、實驗內(nèi)容 1、實驗原理根據(jù)功能和指標要求，本系統(tǒng)選用 MCS-51系列單片機為主控機。通過 擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對計算器的設(shè)計。具體設(shè)計如下：(1)由于要設(shè)計的是簡單的計算器，可以進行四則運算，為了得到較好的 顯示效果，采用LED顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果

3、。(2)另外鍵盤包括數(shù)字鍵(09)、符號鍵(+、-、又與、清除鍵和等 號鍵，故只需要16個按鍵即可，設(shè)計中采用集成的計算鍵盤。(3)執(zhí)行過程：開機顯示零，等待鍵入數(shù)值，當鍵入數(shù)字，通過 LED顯示 出來，當鍵入+、-、*、/運算符，計算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲，并等 待再次鍵入數(shù)值，當再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會在LED上輸出運算結(jié)果。系統(tǒng)模塊圖：圖1系統(tǒng)方案圖2、實驗內(nèi)容（一）、總體硬件設(shè)計本設(shè)計選用AT89C5彈片機為主控單元。顯示部分：采用六位LED動 態(tài)數(shù)碼管顯示。按鍵部分：采用 2*8鍵盤；利用2*8的鍵盤掃描子程序，讀 取輸入的鍵值。（二）、鍵盤接口電路計算器輸入數(shù)字

4、和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的 I/O 口資源，因此 在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用 兩條I/O線作為行線，八條I/O線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個 交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為 2X 8個。這種行列式鍵 盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O 口的利用率。矩陣鍵盤的工作原理：計算器的鍵盤布局如圖2所示：一般有16個鍵組成，在單片機中正好可 以用一個P口和另一個P口的兩個管腳實現(xiàn)16個按鍵功能，這種形式在單片機 系統(tǒng)中也最常用。矩陣鍵盤布局圖：矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖如下圖

5、所示：（四）運算模塊（單片機控制）MCS-51單片機是在一塊芯片中集成了 CPU RAM ROM定時器/計數(shù)器 和多功能I/O等一臺計算機所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由 如下功能部件組成，即微處理器（CPU、數(shù)據(jù)存儲器（RAM、程序存儲器 （ROM/EPROM并行I/O 口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功 能寄存器（SFR 。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功 能，尤其是特殊的獨特的一些功能，通過使用單片機編寫的程序可以實現(xiàn)高 智能，高效率，以及高可靠性！因此我們采用單片機作為計算器的主要功能 部件，可以很快地實現(xiàn)運算功能。3、實驗步驟 總流程

6、圖：LED顯示詳細算術(shù)運算程序設(shè)計流程圖:加乘降夠藪值送顯示緩沖五、實驗結(jié)果與分析1、實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄經(jīng)過反復(fù)測試調(diào)整，該計算器可簡單進行 100以內(nèi)的加減乘除計算，以及清零功 能，結(jié)果能保留小數(shù)點后一位，能顯示計算結(jié)果的正負，完成了實驗要求。測試結(jié)果記錄：加法運算：15+23=382、對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)及觀察結(jié)果的分析與討論：該實驗達到了實驗的基本要求，但是需要改進和提高的還有很多，設(shè)計的計算器能 進行100以內(nèi)的加減乘除計算，以及清零功能，結(jié)果能保留小數(shù)點后一位，能顯示計算 結(jié)果的正負，但是只能進行兩個操作數(shù)的操作，而不能進行連續(xù)計算，比如連加、連乘, 并且不能進行有符號數(shù)的計算，即輸入的

7、兩個操作數(shù)必須是正號的，也不能輸入帶小數(shù) 點的操作數(shù)，對此，我會課下繼續(xù)對它進行研究改進，爭取做出具有更多功能的更先進 的計算器。3、關(guān)鍵點：實驗過程中由于對單片機的了解的不徹底，想法太簡單遇到了很多的阻礙，開始 只是簡單的覺得只有顯示和鍵盤這兩個模塊不了解，很難弄，其余的部分只是簡單的加 減乘除，幾句簡單程序就行，結(jié)果后來在四位數(shù)的顯示上出了問題，跟本就不是簡單的 結(jié)果除以1000得出千位，于是又重新編制計算部分，后來在同學(xué)的幫助下做出了覺得 很正確的程序，不過試驗還是失敗，最后從頭重來，一步步研究，一步步計算，終于顯 示出了正確結(jié)果，該程序的邏輯性很強，每個細節(jié)都要考慮到，需要一遍遍測試顯

8、示結(jié) 果，知道得出最終正確的答案。六、實驗結(jié)論課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐 能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。回顧起此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出

9、結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。通過這次課程設(shè)計使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編 程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格 的 應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。七、指導(dǎo)老師評語及得分:簽名：年 月 日附件:源程序等。YSEQU20H；第一個數(shù)十位JFEQU26H；結(jié)果負號位YGEQU21H；第一個數(shù)個位JQEQU27H；結(jié)果千位ERSEQU22H；第二個數(shù)十位JBAEQU28H；結(jié)果白位EGEQU23H；第二個數(shù)個位JSEQU29H；

10、結(jié)果十位YIEQU24HJGEQU30H；結(jié)果個位EREQU25HJXEQU31H；結(jié)果小數(shù)位MAIN: MOV20H,#00HONE31: MOV R5,A ;R5 為符號位,MOV21H,#00H減或乘或除MOV22H,#00HONE4: ACALL XS2MOV23H,#00HACALL KEYSCANMOV24H,#00HJB PSW.5,ONE4MOV25H,#00HCJNE A,#11,ONE44MOV26H,#0C0HSJMP MAINMOV27H,#00HONE44:CJNE A,#10,ONE45MOV28H,#00HSJMP ONE4MOV29H,#00HONE45:JNC

11、 ONE4MOV30H,#00HMOV 23H,AMOV31H,#00HACALL DELAYMOV32H,#00HONE5: ACALL XS4ONE1: CLR CACALLKEYSCANACALL KEYSCANJB PSW.5,ONE5JB PSW.5,ONE1CJNE A,#11,ONE55CJNEA,#11,ONE11LJMP MAINSJMP MAINONE55:CJNE A,#10,ONE56ONE11:CJNEA,#10,ONE12SJMP ONE66SJMP ONE1ONE56:JNC ONE5ONE12:JNCONE1MOV 22H,23HMOV21H,AMOV 23H,

12、AORGONE30:JC ONE30000HACALL DELAYACALL DELAY表不加或EQU 32HSJMP ONE3JG1ONE2: ACALL XS1ACALL KEYSCANONE6: ACALL XS5JB PSW.5,ONE2CJNE A,#11,ONE22SJMP MAINONE22:CJNE A,#10,ONE23SJMP ONE2ONE23:JNC ONE31MOV 20H,21HMOV 21H,AACALL DELAYJB PSW.5,ONE6 CJNE A,#11,ONE66 LJMP MAINONE66:CJNE A,#10,ONE6 ACALL GNONE61

13、:ACALL KEYSCAN JB PSW.5,ONE60 LJMP MAINONE60:ACALL XS3ACALL KEYSCANONE3: ACALL XS2 ACALL KEYSCAN JB PSW.5,ONE3 CJNE A,#11,ONE33 SJMP MAINONE33:CJNE A,#10,ONE30ACALL DELAYACALL XS1SJMP ONE61KEYSCAN:LCALL KAP ;掃描鍵子程序JNZ KP1SETBPSW.5 ;置無鍵標志RETKP1:LCALL DELY ;去抖LCALL KAP;再次掃描鍵盤JNZ KP2;轉(zhuǎn)識鍵碼程序SETBPSW.5 ;置

14、無鍵標志RETRET.* ;KP2:CLRPSW.5;置有鍵操作標志*計算加減乘除MOVR0,#0FEH;逐歹U掃描初始值GN: MOV A,20HMOVR4,#00H;0列加數(shù)MOV B,#10KP4:MUL ABMOVA,R0ADD A,21HMOVP0,A;送列掃描仿號MOV 24H,AMOVA,P2;回讀行信號；*得至個數(shù)JBACC.0,L1 ;不是A行，轉(zhuǎn)第二行MOV A,22HMOVA,#00H ;是 A行，行嗎=0MOV B,#10AJMPKP5MUL ABL1:JBACC.1,NEXT ;不是第二行，轉(zhuǎn)下一ADD A,23H列MOV 25H,AMOVA,#08H ;是第二行，行

15、碼二8；*得至 ij第二個數(shù)AJMPKP5MOV A,R5KP5:ADDA,R4;對應(yīng)的行碼+對應(yīng)的列碼=J0: CJNE A,#12,J1鍵碼SJMP JIAPUSHACC ;保護已經(jīng)得到的鍵碼LJMP XS3KP3:LCALLDELYRETLCALLKAP ；繼續(xù)掃描J1: CJNE A,#13,J2JNZKP3 ；A 值小等丁 0,表小手未SJMP JIAN松開！LJMP XS3POPACC ；A值等于0,手已經(jīng)松開，RET彈回鍵碼！J2: CJNE A,#14,J3RETSJMP CHENGNEXT:INCR4；下一列列碼加1LJMP XS3MOVA,R0RETJNBACC.7,KEY

16、SCAN;列到最后列J3: LJMP CHU了嗎？LJMP XS3RLARETMOVR0,A；下一列JIA: MOV A,24HAJMPKP4；掃而F 一列ADD A,25HKAP:MOVA,#00H;全掃描字（列）MOV JG1,AMOVP0,A；送全掃描字LJMP AAAAMOVA,P2；回讀行信息RETCPLAJIAN:MOV A,24HANLA,#0FH;得到 A 值,=0,CLR C無鍵；*0,有鍵SUBB A,25HRETMOV JG1,ADELY:MOVR6,#14H;去抖！JNC JIAN1DL:MOVR7,#0FFHMOV JF,#0BFHDJNZR7,$MOV A,#255

17、DJNZR6,DLCLR CSUBB A,32HINC AMOV JG1,AJIAN1: LJMP AAAARETCHENG:CLR C ；個位與個位相乘MOV A,21HMOV B,23HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JG,BMOV JS,AMOV A,20H;十位與個位相乘MOV B,23HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JBA,AMOV A,BADDC A,JSCJNE A,#10,CH1SJMP CH2CH1: JC CH3CH2: CLR CSUBB A,#10MOV JS,AMOV A,JBAINC AMOV JBA,ASJMP CH4CH3:

18、 MOV JS,ACH4: MOV A,22H;個位與十位相乘MOV B,21HMUL ABMOV B,#10DIV ABADDC A,JBAMOV JBA,AMOV A,BADDC A,JSCJNE A,#10,CH5SJMP CH6CH5:JC CH7CH6:CLR CSUBB A,#10MOV JS,AMOV A,JBAINC AMOV JBA,ASJMP CH8CH7: MOVJS,ACH8: MOV A,20H;十位與十位相乘MOV B,22HMUL ABMOV B,#10DIV ABMOV JQ,AMOV A,BADDC A,JBACJNE A,#10,CH9SJMP CH10CH

19、9: JC CH11CH10:CLR CSUBB A,#10MOV JBA,AMOV A,JQINC AMOV JQ,ASJMP CH12CH11:MOV JBA,ACH12:RETCHU: MOV A,24HMOV B,25HDIV ABMOV JG1,AMOV A,B ;余數(shù)MOV B,#10MUL ABMOV B,25HDIV ABMOV JX,A;小數(shù)SJMP AAAARETAAAA:MOV A,JG1MOV B,#10DIV ABMOV JG,B;得到JG1個位MOV B,#10MOVA,23HDIV ABMOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV JS,B彳導(dǎo)至U JG1十位MOVP0

20、,#20HMOV JBA ,A;得到JG1百位MOVDPTR,#TABRETMOVCA,A+DPTR;查出字形代碼.* ;MOVP1,A;送個位XS1: MOVA,21HMOV P1,#0FFH洪陽火他ACALLRETDELAYMOV P0,#20H* ;MOV DPTR,#TABXS3: MOVP1,#0FFH;共陽火碼MOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOVP0,#01H;送位控佶號MOV P1,A；送個位MOVA,JFACALLDELAYMOVP1,A;送負號位RETACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息XS2: MOV A,20H ;顯示輸入的第一個數(shù)MOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV P1,#0FFH洪陽火他MOV P0,#02HMOV P0,#10H;送位控佶號MOVA,JQMOV DPTR,#TABMOVDPTR,#TABMOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOVCA,A+DPTR ;查出字形代碼MOV P1,A;0 位MOVP1,A ;送千位ACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息ACALLDELAY ;穩(wěn)定顯示信息MOV A,21HMOVP1,#0FFH;共陽火碼MOV P1,#0FFH洪陽火他MOVP0,#04HMOV P0,#20HMOVA,JBAMOV DPTR,#TABMOVDPTR,#TABMOVCA,A+D