洛 阳 理 工 学 院
课 程 设 计 报 告
课程名称 ___________________________________ 设计题目 ___________________________________ 专 业 ___________________________________ 班 级 ___________________________________ 学 号 ___________________________________ 姓 名 ___________________________________ 完成日期 ___________________________________
脉冲与数字电路 简易计算器的设计 通信工程 2013年6月21日
课程设计任务书
简易计算器的设计
设计题目：_______________________________________________ _________________________________________________________ 设计内容与要求：
1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数，且作减法运算时被减数要大于或等于减数。
2.led灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。
3.提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计
指导教师：
2013年6月10日
课程设计评语
成绩：
指导教师：_______________
年月日
目录
第1章设计任务及要求 ................................................................... 错误！未定义书签。第2章加减运算电路的设计方案 .. (1)
2.1电路原理方框图 (1)
2.2加减运算方案一 (1)
2.3加减运算方案二..................... 错误！未定义书签。
2.4两种方案的比较..................... 错误！未定义书签。第3章电路设计 . (4)
3.1 译码显示电路 (4)
3.2减法电路的实现 (5)
3.3加法电路的实现 (6)
3.4元器件的选择 (9)
第4章电路仿真测试 (9)
第5章心得与体会 (9)
第6章参考文献 (10)
一、设计任务及要求
1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数，且作减法运算时被减数要大于或等于减数。
2.led灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。
3.提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计
二、设计方案
1、电路原理方框图如下
→→
图1二进制加减运算原理框图
如图1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。即：若选择加法运算方式，则（1001）2+（0111）2=（10000）2十进制9+7=16 并在七段译码显示器上显示16.
若选择减法运算方式，则（1001）2-（0111）2=（00010）2十进制9-7=2 并在七段译码显示器上显示02.
2、加减运算方案一
如图2所示：通过开关S2——S9接不同的高低电平来控制输入端所置的两个
一位十进制数，译码显示器U13和U15分别显示所置入的两个数。数A直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S6——S9，通过开关S6——S9控制数B的输入。当开关S1接低电平时，B与0异或的结果为B，通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。当开关S1接高电平时，B与1异或的结果为B非，置入的数B在74LS283的输入端为B的反码，且74LS283的进位信号C0为1，其完成S=A+B（反码）+1，实际上其计算的结果为S=A-B完成减法运算。由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B>9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD 码的转换，即S>9（1001）时加上6（0110），产生的进位信号送入译码器U10来显示结果的十位，U11显示结果的个位。由于减法运算时两个一位十进制数相减不会大于10，所以不会出现上述情况，用一片芯片U11即可显示结果。
3、加减运算方案二
由两异或门两与门和一或门组成全加器，可实现一位二进制加逻辑运算，四位二进制数并行相加的逻辑运算可采用四个全加器串行进位的方式来实现，将低位的进位输出信号接到高位的进位输入端，四个全加器依次串行连接，并将最低位的进位输入端接逻辑“0”，就组成了一个可实现四位二进制数并行相加的逻辑电路。
通过在全加器电路中再接入两个反相器可组成一个全减器，实现一位二进制减逻辑运算，将来自低位的错位信号端接到向高位借位的信号端，依次连接四个全减器，构成可实现四位二进制数并行进行逻辑减运算的电路。
在两组电路置数端接开关控制置数输入加法还是减法运算电路，电路输出端接LED灯显示输出结果，输出为五位二进制数。
4、两种方案的比较
通过对两种方案的比较，为实现设计要求，首先在不计入数码管所需芯片的情况下，方案二一共需要十二个芯片，电路的连接相当复杂，产生接线错误和导线接触不良的几率大大增加，而且耗费较高；而方案一一共需要七或九个芯片，且其中几个芯片只用到一两个门，相对接线较简单，容易实现。
其次，方案二采用串行进位和借位的方式来实现四位逻辑加减运算，任意一位的逻辑运算必须在前一位的运算完成之后才能进行，相较而言运算速度不高；而方案一采用的是超前进位的方式来实现四位逻辑运算的，每位的进位只有加数和被加数决定，而与低位的进位无关，它的运算速度较方案二高出很多。
综上所述，方案一较方案二更加优秀，不仅电路简单而且运算速度更快，经综合小组各设计方案，被选为小组共同方案。
图2加减法运算电路图
三、电路设计及器件的选择
1 、译码显示电路
一个七段LED译码驱动器74HC4511和一个七段LED数码显示器组成。七段LED译码驱动器74HC4511的功能表如下．在74HC4511中，经前面运算电路运算所得的结果输入74HC4511的D3D2D1D0，再译码输出，最后在七段LED 显示器中显示出来．
七段LED译码驱动器74HC4511功能表
七段LED译码驱动器74HC4511功能表续
图3译码显示电路2.减法电路的实现
图4减法电路图
如图4所示，该电路功能为计算A-B。若n位二进制原码为N
，则与它相对
原
应的补码为N
=2n-N原，补码与反码的关系式为N补=N反+1，
补
A-B=A+B补-2n=A+B反+1-2n
因为B○+1= B非，B○+0=B，所以通过异或门74LS86对输入的数B求其反码，并将进位输入端接逻辑1以实现加1，由此求得B的补码。加法器相加的结果为：A+B反+1，
由于2n=24=(10000)2,相加结果与相2n减只能由加法器进位输出信号完成。当进位输出信号为1时，它与2n的差为0；当进位输出信号为0时，它与2n差值为1，同时还要发出借位信号。因为设计要求被减数大于或等于减数，所以所得的差值就是A-B差的原码，借位信号为0。
3.加法电路的实现
用两片4位全加器74LS83和门电路设计一位8421BCD码加法器
由于一位8421BCD数A加一位数B有0到18这十九种结果。而且由于显示的关系
当大于9的时候要加六转换才能正常显示，所以设计的时候有如下的真值表：
由表我们可以算出Y 的表达式
由前16项有（1）(2)由后10项有
1O Y C ==
由（1）（2）有Y =C O +S 3S 2+S 3S 1
由于用与非门比较方便所以我们选用了与非门电路 有以下两种选择：
(1)443424434244342Y=C +S S +S S =C +S S +S S C S S S S =?? (2)443424434244342Y=C +S S +S S =C +S S +S
S C S S S S =??
但是第一种方式简单所以我们选用了第一种方式得到了如下的理论图:
图5加法运算电路图
4、元器件选择
4.1加法电路器件
完成加法运算可用器件超前进位加法器74LS283或者4008来实现。如图3-1-3还需用到2输入与门74LS08，3输入或门。
4.2减法电路器件
由于没有直接做减法运算的器件，所以用加上减数的补码来完成减法运算，仍要用到74LS283或者4008，如图3-1-1，只需在加法器前加上4个异或门（一片74LS86）即可。
表4-2 DS18B20的温度-数据关系
四、电路仿真测试
五、心得与体会
六、参考文献
参考文献
[1]杨颂华、冯毛官、孙万蓉、初秀琴、胡力山，数字电子技术基础（第二版），西安电子科技大学出版社，2009年2月。
[2]江捷，马志诚，数字电子技术基础，北京，北京工业大学出版社，2009,10,01。
[3]阎石，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社，2006年。
[4]邓元庆，加鹏，数字电路与系统设计，西安电子科技大学出版社，2003年。
[5]王义军，数字电子技术/电气工程及其自动化，中国电力出版社，2006,01。
[6]黄智伟，李传琦，邹其洪，基于Multisim 2001 的电子电路计算机仿真设计与分析，电子工业出版社， 2004年7月。
AT89C51单片机简易计算器的设计 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数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 一、总体设计 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。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（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LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、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LCD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LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,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LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 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LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图：
简单计算器 姓名: 周吉祥 实验目的：模仿日常生活中所用的计算器，自行设计一个简单的计算器程序，实现简单的计算功能。 实验内容： (1)体系设计： 程序是一个简单的计算器，能正确输入数据，能实现加、减、乘、除等算术运算，运算结果能正确显示，可以清楚数据等。 (2)设计思路： 1)先在Visual C++ 6.0中建立一个MFC工程文件，名为calculator. 2)在对话框中添加适当的编辑框、按钮、静态文件、复选框和单选框 3)设计按钮，并修改其相应的ID与Caption. 4)选择和设置各控件的单击鼠标事件。 5)为编辑框添加double类型的关联变量m_edit1. 6)在calculatorDlg.h中添加math.h头文件，然后添加public成员。 7)打开calculatorDlg.cpp文件，在构造函数中，进行成员初始化和完善各控件 的响应函数代码。
(3)程序清单： 添加的public成员： double tempvalue; //存储中间变量 double result; //存储显示结果的值 int sort; //判断后面是何种运算：1.加法 2.减法 3.乘法 4.除法 int append; //判断后面是否添加数字 成员初始化： CCalculatorDlg::CCalculatorDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CCalculatorDlg::IDD, pParent) { //{{AFX_DATA_INIT(CCalculatorDlg) m_edit1 = 0.0; //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); tempvalue=0;
基 于 单 片 机 的 简 易 计 算 器 设 计 自动化控制一班 kaoyanbaomu521
摘要: 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本任务是个简易的两位数的四则运算，程序都是根据教材内和网络中的程序参考编写而成，在功能上还并不完善，限制也较多。本任务重在设计构思与团队合作，使得我们用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。 关键词： 单片机计算器范围加减乘除 1 引言 1.1 计算器的历史 说起计算器，值得我们骄傲的是，最早的计算工具诞生在中国。中国古代最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹。这种算筹多用竹子制成，也有用木头，兽骨充当材料的。约二百七十枚一束，放在布袋里可随身携带。直到今天仍在使用的珠算盘，是中国古代计算工具领域中的另一项发明，明代时的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎相同。17世纪初，西方国家的计算工具有了较大的发展，英国数学家纳皮尔发明的"纳皮尔算筹"，英国牧师奥却德发明了圆柱型对数计算尺，这种计算尺不仅能做加减乘除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数，指数函数和对数函数，这些计算工具不仅带动了计算器的发展，也为现代计算器发展奠定了良好的基础，成为现代社会应用广泛的计算工具。 1.2 电子计算器的特殊键 在使用电子计算器进行四则运算的时候，一般要用到数字键，四则运算键和清除数据键。除了这些按键，还有一些特殊键，可以使计算更加简便迅速。 2 单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。 3 芯片简介 3.1 MSC-51芯片简介 MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
数电实验2实验报告 1、设计修改方案 （1）加入编码器连接4选一数据选择器，控制进行运算的种类 （2）修改了输出端数据选择器的程序，使得当计算器没有任何输入时，结果显示保持为0，并且利用芯片自身的灭零管脚，让显示结果中，当十位为零时，十 位的零不显示。
2、实验数据及分析 （1）修改后电路图（附后） （2）仿真波形 设置输入2个4位二进制数为0110（十进制6）和0010（十进制2），计算方式控制SW[3:0]设为0111，即模拟除法操作，加入时钟信号。 ①模拟除法波形： 可以看到十位（商）的数码管显示中，1、2、3、4、7段亮，显示为数字3，而个位（余数）显示1、2、3、4、5、6段亮，显示数字0，相当于计算出6除2商3余0。满足计算要求。 ②模拟乘法波形：（SW[3:0]设为1011，其他输入同上）
可以看到个位的数码管显示中，1、4、5、6段亮，显示为C(化为十进制为12)，而十位一直显示1、2、3、4、5、6段亮，显示数字0，相当于计算出6乘2等于0C，即等于12。当改变输入4和2是，显示结果为8,。满足计算要求。 ③模拟加法波形：（SW[3:0]设为1101，其他输入同上） 可以看到个位的数码管显示中，1、2、3、4、5、6、7段全亮，显示为数字8，而十位一直显示1、2、3、4、5、6段亮，显示数字0，相当于计算出6加2等于08，即等于8。满足计算要求。 ④模拟减法波形：（SW[3:0]设为1110，其他输入同上） 可以看到个位的数码管显示中，2、3、6、7段亮，显示为数字3，而十位一直显示1、2、3、4、5、6段亮，显示数字0，相当于计算出6减2等于03，即等于3。满足计算要求。 从上面加减乘除四种功能运算的波形仿真可以看出，本实验设计能够正确完成对输入数字的上述四种运算。满足题目要求。
第1章绪论 1.1 虚拟仪器简介 虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。上面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是国NI公司的LabVIEW。 虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsof t公司的 Windows 诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0 以前的版本。对虚拟仪器和 LabVIEW [2]长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW 的最新版本为 LabVIEW2011，LabVIEW 2009 为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998 年的版本 5 中被初次引入。使用 LabVIEW 软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time 工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。 普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定VXI 标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的 VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜PXI 标准仪器。 1.2 LabVIEW简介 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C 和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语
做一个五进制的加减法 计数器 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时， 做减法，用JK触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为Z，该电路的功能是五进制计 数器。当X=1时，计数器作加“1”运算，设初态为S 0。状态由S 做加1运 算，状态转为S 1，输出为0；状态S 1 做加1运算，转为状态S 2 ，输出为0；状 态S 2做加1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做加1运算，转为状态S 4 ， 输出为0；当状态S 4继续做加1运算时，状态由S 4 转到S ，输出为1。当X=0 时，计数器作减“1”运算。状态由S 做减1运算，此时产生借位，状态转为 S 4，输出为1；状态S 4 做减1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做减1运 算，转为状态S 2，输出为0；状态S 2 做减1运算，转为状态S 1 ，输出为0；状 态S 1做减1运算，状态由S 1 转为状态S ，输出为0。 由此得出状态转换图：第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S 0、S 1 、S 2 、S 3 、 S 4 表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据 2n+1 【实验题目】 简易计算器设计 【实验目的】 综合测试学生微机接口技术及应用能力，包括系统构思设计、电路设计搭建、软件调试等； 结合应用实际，培养学生运用微机技术服务应用、服务实际的能力。 【基本要求】 1）利用实验箱上的4x4键盘及6位数码管，实现两个16位宽的非负整数（0~65535）进行＋、－、×运算，计算结果限制在范围-65535~65535，超过范围在数码管最低位显示E； 2） 16个按键的分配可以自行指定； 【扩展要求】 1）按基本要求保持输入的范围不变（16位宽），扩展计算结果的范围到用足6位数码管，当计算结果超过-65535~999999时，显示E； 2）增加÷的功能，有小数显示； 【实验程序】 ；该程序实现了基本要求及扩展要求的2） DSEG SEGMENT BUFF DB 6 DUP() LED_7 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39 H,5EH,79H,71H,00H,40H POSITION DB 0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH UNIT10 DW 10000,1000,100,10,1 NEWNUM DB 0 COUNT DB 0 FLAG DB 0 ;是否有键按下的标志 NEGTI DB 0 ;是否为负数的标志 NUM DW 0 NUM1 DW 0 NUM2 DW 0 TAG DB 0 ;运算种类标志 POINT DB 0 ;除法结果添加小数点标志 RESULT DW 0 DSEG ENDS CSEG SEGMENT ASSUME DS:DSEG,CS:CSEG START: MOV AX,DSEG MOV DS,AX MOV DX,300CH ;8255初始化 MOV AL,81H OUT DX,AL LEA SI,BUFF MOV CX,6 NEXT: MOV BYTE PTR[SI],16 INC SI LOOP NEXT CALL SHOW ;将显示缓冲区中内容在LED上一次显示出来 MOV COUNT,0 ;记按下了几位数 NEXT2: CALL SHOW CALL SCAN ;判断是否有按键按下 CMP FLAG,1 JZ OK JMP NEXT2 OK: MOV FLAG,0 MOV POINT,0 MOV DX,3000H ;判断是哪一个键被按下 MOV AL,0FFH OUT DX,AL MOV CH,-1 ;CH用于保存当前被扫描的列号MOV CL,07FH XL: ROL CL,1 INC CH MOV DX,3000H MOV AL,CL OUT DX,AL MOV DX,3008H 基于AT89C51单片机简易计算器的设计 【摘要】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数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 【关键词】简单计算器单片机 LCD 【正文】 一、总体设计 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。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（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LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、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LCD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LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,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LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 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LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图： [java語言與程序設計]简易加减计算器小程序 歸真我发表于：2011/8/1922:51:21标签(TAG)： 简易加减计算器小程序 在上一篇《简易计算器面板小程序》中，我已对面板部分的程序作了详细的注释，并对程序的运行过程及结果作了完整的介绍，并且是上机调试过了得到的结果。但是，那只是面板，不能运算。要想让它具有运算的功能，还得在此基础上作一些修改，加进有关按钮动作响应部分的程序。为了便于理解，便于调试，便于学习，掌握其要点，我想应该遵循循序渐进的原则，所以，先从加减运算开始，看看这个功能是怎么实现的。请看下面的小程序。从程序中可以看出，它是利用内部类ButtonAct来处理按钮的动作响应的。从总体上讲是两个按钮“运算”和“重置”，但“运算”又区分为“加”和“减”。所以，用负责实现双分支的if语句来编程。 /**C2.java简易加减计算器小程序*/ import java.applet.*; import java.awt.*; import java.awt.event.*; public class C2extends Applet{ TextField t1,t2,t3; Button btn1,btn2; CheckboxGroup select; Checkbox a,s;//分别代表加、减 Label b; public void init(){ t1=new TextField(13); t2=new TextField(13); t3=new TextField(13); btn1=new Button("等于"); btn2=new Button("重置"); select=new CheckboxGroup(); a=new Checkbox("加",true,select); s=new Checkbox("减",false,select); b=new Label("简易加法/减法计算器"); add(b); add(t1); add(a); add(s); add(t2); add(btn1); add(t3); add(btn2); btn1.addActionListener(new ButtonAct());//注册给ButtonAct对象btn2.addActionListener(new ButtonAct());//注册给ButtonAct对象} class ButtonAct implements ActionListener{//内部类，按钮处理public void actionPerformed(ActionEvent e){ int op1,op2,op3; if(e.getSource()==btn1){//等于按钮 op1=Integer.parseInt(t1.getText()); op2=Integer.parseInt(t2.getText()); if(a.getState())//以下判断计算类型并实现相应的计算 op3=op1+op2; else op3=op1-op2; t3.setText(Integer.toString(op3)); } else{//重置按钮 t1.setText(""); t2.setText(""); t3.setText(""); a.setState(true); } } }//end of ButtonAct }//*~ 运行结果为： 单片机原理及其应用实验报告基于51单片机的简易计算器的设计 班级：12电子1班 姓名：金腾达 学号：1200401123 2015年1月6日 摘要 一个学期的51单片机的课程已经随着期末的到来落下了帷幕。“学以致用”不仅仅是一句口号更应该是践行。本设计秉承精简实用的原则，采用AT89C51单片机为控制核心，4X4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为输出组成实现了基于51单片机的简易计算器。计算器操作方式尽量模拟现实计算器的操作方式，带有基本的运算功能和连续运算能力。并提供了良好的显示方式，与传统的计算器相比，它能够实时显示当前运算过程和上一次的结果，更加方便用户记忆使用。本系统制作简单，经测试能达到题目要求。 关键词：简易计算器、单片机、AT89C51、LCD1602、矩阵键盘 目录 一、系统模块设计......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 单片机最小系统 (1) 1.2 LCD1602液晶显示模块 (1) 1.3 矩阵按键模块 (2) 1.4 串口连接模块 (1) 二、C51程序设计 (2) 2.1 程序功能描述及设计思路 (2) 2.1.1按键服务函数 (2) 2.1.2 LCD驱动函数 (2) 2.1.3 结果显示函数 (2) 2.1.4状态机控制函数 (2) 2.1.5串口服务函数 (2) 2.2 程序流程图 (3) 2.2.1系统总框图 (3) 2.2.2计算器状态机流程转换图 (3) 三、测试方案与测试结果 (4) 3.1测试方案 (4) 3.3 测试结果及分析 (7) 4.3.1测试结果（仿真截图） (7) 4.3.2测试分析与结论 (7) 四、总结心得 (7) 五、思考题 (8) 附录1：整体电路原理图 (9) 附录2：部分程序源代码 (10) 1．设计目的 1、综合运用相关课程中所学到的知识去完成设计课题。 2、学会电路的设计与仿真。 3、能自己熟练连接实现逻辑电路。 4、掌握Proteus的基本用法。 5、掌握74LS283N芯片的逻辑功能和译码显示器的使用方法。2．设计要求 1、用于两位以下十进制的加减运算。 2、以合适方式显示输入数据及计算结果。 3、设计要求被减数大于或等于减数。 3．总体设计 3．1电路方框图 图1电路方框图 3．2工作原理 先利用单刀双掷开关将加数（减数）与被加数（被减数）置入，然后通过将加数（减数）通过异或门进行逻辑组合，再通过74LS283N 实现8421码的转换，最后接上7段数码管显示结果。 4．单元电路设计与分析 4.1加法电路 加法电路原理图如图1所示： 图1加法电路 4.2减法电路 图2减法电路 4.3元件清单以及元件介绍 2、设计思路 第一步，置入两个四位二进制数。例如（1001）,（0011）和（0101），（1000），同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9，3和5，8。 第二步，通过开关选择加（减）运算方式； 第三步，若选择加运算方式所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算； 第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。即： 若选择加法运算方式，则（1000）+（0110）=（1110）十进制8+6=14并在七段译码显示器上显示14。 若选择减法运算方式，则（0101）-（1000）=（10011）十进制5-8=-3，并在七段译码显示器上显示-3。 3、运算方案 方案一 通过开关J1-J8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一 数字逻辑电路课程课程设计--简易加减计算器 摘要 本次课程设计的任务是设计一个具有加减运算功能的简易计算器，并通过合适的方式来显示最后的计算结果。此次设计电路的完成主要是利用简单的数字电路和电路逻辑运算来进行的。简易加减计算器电路主要是对数据的输入与显示，数据的加减运算，数据的输出与显示三个主要的方面来设计研究完成的。 在输入电路的部分，我们通过开关的闭合与断开来实现数据的输入，开关闭合接入高电平“1”，断开接入低电平“0”。而输入的数据将通过显示译码管以十进制的形式显示出来。由于输入二进制的位数较多，我们采用个位十位分别输入的方式来简化电路。 加减运算电路则主要通过加法器来实现的。设计电路时，我们将个位和个位、十位和十位分别接入一片加法器。在进行加法运算时我们所选择的加法器是完全符合要求的，但是在进行减法运算时加法器就不能满足我们的设计要求了。因此我们将减法转换为加法进行运算，运算时采用补码的形式。在进行减法时通过异或门将减数的原码全部转换为补码，输入加法器中进行相加。最后将进位信号加到十位的运算电路上就实现了加减法的运算电路。 在显示电路中，由加法器输出的数据是二进制码。这些码可能表示超过十的数字，所以显示译码管就不能正确的显示出数字了。此时要将二进制转化成BCD码，再将BCD码送到显示译码管中就可以将计算所得的数字显示出来了。 概述 1.1设计题目： 简易加减计算器 1.2设计任务和要求： 1）用于两位以下十进制数的加减运算。 2）以合适的方式显示输入数据及计算结果。 1.3设计方案比较： 方案一：输入十进制的数字，再通过编码器对十进制的数字进行编码，输出二进制的数据。运用显示译码器对输入的数字以十进制的形式进行显示。在进行加减计算的时候将二进制数字运用数模转换，然后再进行相加减。然后将这些模拟信号再次转换成数字信号转换成数字信号，再将数字信号输入到显示译码管中来显示数剧。 c计算器实验报告集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN# 简单计算器 姓名: 周吉祥 实验目的：模仿日常生活中所用的计算器，自行设计一个简单的计算器程序，实现简单的计算功能。 实验内容： (1)体系设计： 程序是一个简单的计算器，能正确输入数据，能实现加、减、 乘、除等算术运算，运算结果能正确显示，可以清楚数据等。 (2)设计思路： 1)先在Visual C++ 中建立一个MFC工程文件，名为calculator. 2)在对话框中添加适当的编辑框、按钮、静态文件、复选框和 单选框 3)设计按钮，并修改其相应的ID与Caption. 4)选择和设置各控件的单击鼠标事件。 5)为编辑框添加double类型的关联变量m_edit1. 6)在中添加头文件，然后添加public成员。 7)打开文件，在构造函数中，进行成员初始化和完善各控件的 响应函数代码。 (3)程序清单： 添加的public成员： double tempvalue; 法 2.减法 3.乘法 4.除法 int append; //判断后面是否添加数字 ●成员初始化： CCalculatorDlg::CCalculatorDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CCalculatorDlg::IDD, pParent) { //{{AFX_DATA_INIT(CCalculatorDlg) m_edit1 = ; //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); tempvalue=0; result=0; sort=0; append=0; } ●各控件响应函数代码： void CCalculatorDlg::OnButton1() //按钮“1” { // TODO: Add your control notification handler code here if(append==1)result=0; 单片机简易计算器设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998 一、设计要求 1．设计4*4的键盘，其中10个数字键0~9，其余6个为“+”“-”“*”“/”“=”和“C” 2．设计2位LED接口电路 3．实现1位数的简单运算 二、硬件系统设计 1、LED接口电路 简易计算器需要2位8段码LED显示电路。用8031单片机经8255A扩展2位8段码LED显示器，用8255A的A口作为段码（字形代码）数据口，PB0和PB1作为位控制端口。在位控制口加集电极开路的反相高压驱动器74LS06以提供驱动LED显示器所需的足够大的电流，然后接至各数码显示器的共阴极端。同理，在段码数据口集电极开路的正相高压驱动器74LS07提供足够大的电流，然后接到数码显示器的各段。逻辑电路结构如下： 2、键盘接口电路 简易计算器需要4*4的行列式键盘。用8031单片机经8255A扩展4*4行列式键盘，8255A的B口和C口用于扩展键盘接口，B口高4位作为输出口，C口低4位作为输入口。逻辑电路结构如下： 3、计算器逻辑电路图 将LED接口电路和键盘接口电路结合到一起就是简易计算器的逻辑电路图，如下： 三、软件设计 1、LED显示程序设计 LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也成为七段LED显示器，器排列形状如下图所示： 为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。简易计算器用到的数字0~9的共阴极字形代码如下表： 0~9七段数码管共阴级字形代码 2位LED显示的程序框图如下： 2、读键输入程序设计 为了实现键盘的数据输入功能和命令处理功能，每个键都有其处理子程序，为此每个键都对应一个码——键码。为了得到被按键的键码，现使用行扫描法识别按键。其程序框图如下： 3、主程序设计 （1）数值送显示缓冲程序设计 简易计算器所显示的数值最大位两位。要显示数值，先判断数值正负，如果是负值，则符号位显示“-”，然后将数值除以10，余数送显最最低位，判断商是否为0，若为0则返回，若不为0，则将商除以10，将余数送显高位。程序框图如下： （2）运算主程序设计 简易计算器设计实验报告 一．设计任务及要求 1.1实验任务： 根据计算器的原理设计一个具有加减乘除功能的简易计算器。如：5+3*4/8=4。 1.2 实验基本要求： （1）实现最大输入两位十进制数字的四则运算（加减乘除）。 （2）能够实现多次连算（无优先级，从左到右计算结果）。 如：12+34*56-78/90+9=36 （3）最大长度以数码管最大个数为限，溢出报警。 二．实验设计方案 （1）用QuartusII的原理图输入来完成系统的顶层设计。 （2）用VHDL编写以及直接拖模块来各功能模块。 （3）通过2个脉冲分别实现个位数和十位数的输入。 （4）通过选择每次的输出数值，将输出值反馈到运算输入端 （4）通过除法运算实现十六进制到十进制的转换输出。 其具体实现流程图如下： 三系统硬件设计 FPGA： EP2C5T144C8目标板及相应外围硬件电路。（从略） 四系统软件设计 1.数据输入模块 原理：用VHDL创建模块，通过两个脉冲分别对两个数码管进行输入控制，再通过相应运算模块将两个独立数据转化成两位十进制数字。 2.运算模块 原理：用VHDL创建模块，四种运算同步运行，通过按键加、减、乘、除选择输出对应的计算结果，当按键等号来时，将所得结果反馈给运算模块输入端。具体实现代码见附录二。 3.输出模块 原理：用VHDL创建模块，通过按键等号来控制显示运算对象还是运算结果，当等号按下时，输出计算结果，否则显示当前输入的数据，并且通过除法模块将十六进制转化为十进制。当输出结果溢出是LED0亮，同时数码管显示都为零。部分实现见附录二。 五实验调试 输入数据12，再按加法键，输入第二个数字25，按等号键，数码管显示37；按灭加法、等号键，输入第二个数据2，依次按等号键，减法键，数码管显示35；同上，按灭减法键、等号键，输入第三个数据7，依次按等号键，除法键，数码管显示5；按灭除法键、等号键，输入第四个数据99，依次按等号键，乘法键，数码管显示495，按灭乘法键、等号键，当前显示为99，依次按等号键、乘法键，数码管显示49005，同上进行若干次之后，结果溢出，LED0亮，同时数码管显示都为零。当输出为负数时，LED0灯变亮，同时数码管显示都为零。六实验结论 本实验基本实现了计算器的加减乘法运算功能，但是存在一个突出的缺陷，就是当输出结果时，必须先按等号键导通数据反馈，再按运算键选择输出结果。这与实际应用的计算器存在很大的差距。但是，本设计可以通过等号键实现运算对象和运算结果之间的切换。 单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除 目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时，做减法， 用J K 触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为乙该电路的功能是五进制计数器。当X=1时，计数器作加“ 1”运算，设初态为S o。状态由S o做加1运算，状态转为S i，输出为0;状态S i做加1运算，转为状态S2,输出为0;状态S2做加1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做加1运算，转为状态S4,输出为0；当状态S4继续做加1 运算时，状态由S4转到S0,输出为1。当X=0时，计数器作减“1”运算。状态由S0 做减1运算，此时产生借位，状态转为S4，输出为1；状态S4做减1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做减1运算，转为状态S2,输出为0；状态S2做减1运算，转为状态S1,输出为0;状态S1做减1运算，状态由S1转为状态 S0,输出为0。由此得出状态转换图： 第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S0、S1、S2、S3、S4表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据2n+1 第三步：求出输出方程，状态方程和驱动方程（控制函数）。用 JK触发器构成逻辑电路，JK触发器的特性方程Q2n Q1n 00 01 Q n+1=J Q n+ K Q n。 XQ3n 00 01 11 10 1 000 0 X X X 1V X n 0000 00011110 (1) Q2n Q1n _________ (b) Q3n+1=X Q2 Q1n+ X Q3n Q2n Q1n 2n Q1n 00 01 11 10 1000 X X X 0X A X 00u0 状态转换表如下: 1 1 10 XQ3 00 01 11 10 Z=X Q n3 + X Q3 1n XQ3 评阅教师评语：课程设计成绩 考勤成绩 实做成绩 报告成绩 总评成绩指导教师签名： 课程设计报告 论文题目基于ARM的简易计算器设计 学院（系）：电子信息与自动化学院 班级：测控技术与仪器 学生姓名：同组同学： 学号：学号： 指导教师：杨泽林王先全杨继森鲁进时间：从2013年 6 月10 日到2013年 6 月28 日 1 目录 1、封面—————————————————————P1 2、目录—————————————————————P2 3、前言—————————————————————P3 4、关键字————————————————————P3 5、原理与总体方案————————————————P3 6、硬件设计———————————————————P6 7、调试—————————————————————P10 8、测试与分析——————————————————P11 9、总结—————————————————————P13 10、附件—————————————————————P14 前言 近几年，随着大规模集成电路的发展，各种便携式嵌入式设备，具有十分广阔的市场前景。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。在嵌入式系统中，数据和命令通过网络接口或串行口经过ARM程序处理后，或显示在LCD上，或传输到远端PC上。 本文通过周立功的LPC2106芯片完成的简易计算器，正是对嵌入式应用的学习和探索。 一、摘要： 计算器一般是指“电子计算器”，是能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片。对于嵌入式系统，以其占用资源少、专用性强，在汽车电子、航空和工控领域得到了广泛地应用。本设计就是先通过C语言进行相应程序的编写然后在ADS中进行运行最后导入PROTUES进行仿真。最后利用ARM中的LPC2106芯片来控制液晶显示器和4X4矩阵式键盘，从而实现简单的加、减、乘、除等四则运算功能。 关键字：中断，扫描，仿真，计算 二、原理与总体方案： 主程序在初始化后调用键盘程序，再判断返回的值。若为数字0—9，则根据按键的次数进行保存和显示处理。若为功能键，则先判断上次的功能键，根据代号执行不同功能，并将按键次数清零。程序中键盘部分使用行列式扫描原理，若无键按下则调用动态显示程序，并继续检测键盘；若有键按下则得其键值，并通过查表转换为数字0—9和功能键与清零键的代号。最后将计算结果拆分成个、十、百位，再返回主程序继续检测键盘并显示；若为清零键，则返回主程序的最开始。 电路设计与原理：通过LPC2106芯片进行相应的设置来控制LCD显示器。 而通过对键盘上的值进行扫描，把相应的键值通过MM74C922芯片进行运算从而 实例：以下是一个0~9999 加/减计数器的设计： 设计使用key0 为复位信号: 按下后实现计数清0。key1为暂停按钮：按下后计数暂停。key2为加、减控制按钮：不按时加计数，按下后减计数。使用27M时钟信号。计数时每秒钟10次。主模块为counter ，从模块为display。 module counter(clk,res,stp,sub,seg,com); input clk,res,stp,sub; //clk为27M时钟res（接按键0）复位信号stp（接按键1）暂停信号sub （接按键2）加/减控制端（1：加、0：减）output [7:0] seg; // 8段码显示 output [3:0] com; // 4个数码管选通信号（0 选通表示有效） reg [31:0] number; // 要输出的数字0~9999 reg [31:0] clk_count; // 时钟计数（记录经过了多少时钟周期） always @ (posedge clk) begin if(res==0) begin // 复位 clk_count = 0; number = 0; end else if(clk_count==27_000_00) begin // 每当计数到2700000时（即：每过27_000_00 / 27M 秒时执行、、、）clk_count = 0; // 重新计数 case ({number,sub}) // 组合判断number与sub 信号 ‘b0 : number = 9999; // 在number为0 ，并且继续减时number=9999 ‘b1001_1100_0011_111 : number = 0; //在number=9999，并且继续加时number=0微机原理实验简易计算器
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