单片机键盘计算器课程设计
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51单片机计算器课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握51单片机的基本原理及其在计算器中的应用。
2. 使学生理解并掌握计算器程序设计的步骤和要点,包括键盘输入、显示输出、数据处理等。
3. 帮助学生了解并掌握基本的数字逻辑运算,如加、减、乘、除等。
技能目标:1. 培养学生运用51单片机进行计算器硬件设计和程序编写的能力。
2. 培养学生运用Keil等开发工具进行51单片机程序开发的能力。
3. 培养学生通过查阅资料、团队协作解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术和编程的兴趣,培养其主动学习的态度。
2. 培养学生的创新意识和动手能力,使其具备解决问题的信心。
3. 培养学生良好的团队协作精神和沟通能力,提高其综合素质。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础和编程能力,对51单片机有一定了解。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,以项目为导向,引导学生主动探索、实践和解决问题。
通过课程学习,使学生达到预定的知识目标和技能目标,并培养其情感态度价值观。
在教学过程中,关注学生的学习进度,及时调整教学策略,确保课程目标的实现。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 51单片机原理回顾:涉及51单片机的内部结构、工作原理、寄存器等基础知识。
相关教材章节:第一章《51单片机概述》2. 计算器功能设计:介绍计算器的基本功能,如数字输入、运算符选择、结果显示等。
相关教材章节:第二章《51单片机I/O口应用》3. 硬件电路设计:讲解计算器硬件电路的搭建,包括键盘电路、显示电路等。
相关教材章节:第三章《51单片机硬件设计基础》4. 程序设计:分析计算器程序设计的流程,包括程序框架、各功能模块的实现等。
相关教材章节:第四章《51单片机C语言编程》5. 软件开发工具使用:介绍Keil开发环境的使用方法,编译、下载程序到51单片机。
51单⽚机简易计算器设计-51单⽚机简易计算器课程设计⽬录⼀、设计任务和要求 (2)1、设计要求 (2)2、设计⽅案的确定 (2)⼆、硬件设计 (2)1、单⽚机最⼩系统 (2)2、键盘电路的设计 (3)3、显⽰电路的设计 (3)4、系统硬件电路图 (4)三、软件设计 (5)1 系统设计 (5)2 显⽰电路的设计 (6)3、程序清单 (8)四、调试与仿真 (14)五、试验箱实物图 (14)六、⼼得体会 (15)⼀、设计任务和要求1、设计要求利⽤单⽚机设计并制作简易计算器。
具体要求如下:1、4*4按键⽤于0~9的数字输⼊、加减乘除、等于、清零功能;2、能实现简单的加减乘除运算;3、输⼊数字及计算结果通过LED或LCD显⽰器显⽰。
2、设计⽅案的确定按照设计要求,本课题需要使⽤数码管显⽰和扩展4*4键盘,由于AT89C51芯⽚的I⼝不够多,⽽且为了硬件电路设计的简单化,故选择串⾏动态显⽰和⽤P1⼝扩展4*4键盘,扩展的4*4键盘定义⼗个数字键,六个功能键,使⽤串⾏动态显⽰显⽰运算结果。
主程序进⾏初始化,采⽤⾏列扫描进⾏查表得出键值,每次按键后调⽤显⽰⼦程序。
⼆、硬件设计简易数字计算器系统硬件设计主要包括:键盘电路,显⽰电路以及其他辅助电路。
下⾯分别进⾏设计。
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部分,包括主控芯⽚、复位电路和晶振电路。
(1)、复位电路复位电路本设计采⽤上电与⼿动复位电路,电阻分别选取100和10K,电容选取10uF,系统⼀上电,芯⽚就复位,或者中途按按键也可以进⾏复位。
(2)、晶振电路图三晶振电路晶振电路是单⽚机的⼼脏,它⽤于产⽣单⽚机⼯作所需要的时钟信号。
单⽚机的晶振选取11.0592MHz,晶振旁电容选取30pF。
2.键盘电路的设计键盘可分为两类:编码键盘和⾮编码键盘。
编码键盘是较多按键(20个以上)和专⽤驱动芯⽚的组合,当按下某个按键时,它能够处理按键抖动、连击等问题,直接输出按键的编码,⽆需系统软件⼲预。
单片机课程设计 计算器一、课程目标知识目标:1. 学生能理解单片机的基本原理和功能,掌握计算器的设计流程。
2. 学生能运用所学知识,设计并实现一个具有基本运算功能的单片机计算器。
3. 学生了解并掌握单片机编程的基本语法和逻辑结构。
技能目标:1. 学生掌握使用单片机开发工具进行程序编写、调试和下载的方法。
2. 学生具备分析问题、设计算法和解决问题的能力,能运用单片机技术解决实际计算问题。
3. 学生能够通过小组合作,进行项目设计和实践,提高团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对单片机技术及电子工程的兴趣,激发创新意识和探索精神。
2. 学生通过动手实践,体验成功解决问题的喜悦,增强自信心和自主学习能力。
3. 学生在学习过程中,树立正确的价值观,认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在理论学习的基础上,动手实践,完成单片机计算器的设计与制作。
学生特点:学生处于高年级阶段,已具备一定的电子技术基础和编程能力,具备独立思考和解决问题的能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,引导学生通过小组合作,完成课程任务,达到课程目标。
同时,关注学生的个性差异,提供个性化的辅导和支持。
在教学过程中,注重培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力,为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容根据课程目标,教学内容分为以下三个部分:1. 理论知识学习:- 单片机原理与结构:讲解单片机的组成、工作原理及性能特点,对应教材第1章。
- 编程语言基础:介绍单片机编程的基本语法、逻辑结构和编程规范,对应教材第2章。
2. 实践技能培养:- 硬件设计与连接:学习如何选用合适的元器件,设计计算器硬件电路,对应教材第3章。
- 软件编程与调试:掌握单片机程序编写、调试和下载的方法,对应教材第4章。
3. 项目实践:- 计算器设计与实现:结合所学知识,分组进行计算器项目设计,包括硬件选型、电路设计、程序编写和调试等,对应教材第5章。
《单片机课程设计报告》教学院:专业班级:学号:学生姓名:指导教师:时间:地点:单片机课程设计任务书一、课题名称单片机课程设计二、设计目的为了进一步巩固学习的理论知识,增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力,开始为期两周的单片机课程设计。
通过实训使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。
三、设计内容设计基于51单片机的简易计算器系统电路,并以该电路为基础进行编程,要求能够实现0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
四、设计要求1、设计简易计算器,要求能对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算。
2、用4×4的键盘作为输入设备。
3、用LED或LCD进行显示。
4、编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序。
5、对系统的进行综合和调试,使其具有对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
6、编写课程设计的总结六、设计报告课程设计报告的基本内容至少包括封面、正文、附录三部分。
课程设计报告要求统一格式,字体工整规范。
1、封面封面包括“《单片机课程设计》课程设计报告”、班级、姓名、学号以及完成日期等。
2、正文正文是实践设计报告的主体,具体由以下几部分组成:(1)课程设计题目;(2)课程设计任务与要求;(3)设计过程(包括设计方案、设计原理、创新点以及采用的新技术等);(4)方案的比较与论证;(5)硬件电路设计,各个模块的设计与器件的选择;(6)软件程序的设计与调试;(7)课程设计总结(包括自己的收获与体会;遇到的问题和解决的方法;技术实现技巧和创新点;作品存在的问题和改进设想等);3.附录附录1:系统设计原理图附录2:系统硬件元器件清单附录3:系统的程序七、考核方式与成绩评定办法(60分~69分)、60分以下为不及格。
八、参考书目[1] 李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).杭州:北京航空航天大学出版社,1998[2] 李广弟.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994[3] 阎石.数字电子技术基础(第三版). 北京:高等教育出版社,1989[4] 廖常初.现场总线概述[J].电工技术,1999.[5] 徐仁贵等编著.《单片微型计算机应用技术》.北京:机械工业出版社.2001年2月第1版[6] 张毅刚等编著.《单片机原理及应用》. 北京:高等教育出版社.2004年1月第1版一、课程设计任务与要求设计基于51单片机的简易计算器系统电路,并以该电路为基础进行编程,要求能够实现0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能,并要求如下:1、设计简易计算器,要求能对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算;2、用4×4的键盘作为输入设备;3、用LED或LCD进行显示;4、使用C语言编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序;5、对系统的进行综合和调试,使其具有对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能,还具有清零功能等;6、编写课程设计的总结。
单片机课程设计报告设计题目____简易计算器设计____简易计算器设计一.设计目的和要求1.设计目的(1)进一步熟悉89C51单片机外部引脚线路连接,掌握单片机全系统调试的过程及方法;(2)通过计算器控制系统的设计,掌握矩阵式键盘的使用方法和简单程序的编写;(3)通过单片机课程设计,熟练掌握汇编语言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手能力。
2.设计要求(1)设计实现两位小于100的整数加、减运算;(2)键盘采用4*4的矩阵键盘,键盘安排如下;1 2 3 45 6 7 89 0 + -=(3)输入数据及运算结果采用三位数码管进行显示。
二.总体设计1.设计思路设计主要是利用AT89C52进行数据处理,利用4×4矩阵键盘的按键扫描,利用LED 数码管的动态显示。
该设计首先是运用矩阵键盘的按键扫描,然后把扫描得到的键值进行译码,其次把译码所得的数值进行处理,最后将处理后的值进行动态显示。
矩阵键盘和数码管分别接在P3和P2,这样大大的节约了单片机的I/O端口。
2.框图设计三.硬件设计AT89C52单片机如图(1)所示,是美国ATMEL 公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8K bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256bytes 的随机数据存储器(RAM ),器件采用ATMEL 公司的高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容。
功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
(1)P0口(39-32):P0口为8位漏极开路双向I/O 口,每引脚可吸收8个TTL 门电流。
P1口(1-8):P1口是从厅部提供上拉电阻器的8位双向I/O 口,P1口缓冲ᙨ能接收和输出д个TTL 门电流。
AT89C52数码管矩阵键盘P2口(21-28):P2口为内部上拁电阻器的8位双向I/O口,P2口缓冲器可採收和输出$个TTL门电流。
基于51单片机简易计算器课程设计报告
基于51单片机简易计算器课程设计报告
1. 研究背景
•计算器是人们日常生活和工作中常用的工具之一。
•通过设计简易计算器,可以加深学生对51单片机的理解和应用。
2. 目标和需求
•设计一个基于51单片机的简易计算器,能够进行基本的四则运算和开方运算。
•要求计算器能够显示输入和计算结果。
•要求计算器具备简单的界面和操作。
3. 设计方案
•使用51单片机作为计算器的控制核心。
•通过键盘输入数字和运算符,并显示在液晶屏上。
•根据输入的运算符,进行相应的计算,并将结果显示在液晶屏上。
4. 硬件设计
•使用51单片机作为主控芯片。
•连接液晶屏模块,用于显示输入和计算结果。
•连接键盘模块,用于输入数字和运算符。
5. 软件设计
•使用C语言进行编程。
•设计主程序,包括初始化、输入处理和计算输出等功能。
•设计函数,实现基本的四则运算和开方运算。
6. 实验结果
•成功设计并实现了基于51单片机的简易计算器。
•可以正常进行基本的四则运算和开方运算。
•输入和计算结果能够准确显示在液晶屏上。
7. 总结与展望
•通过设计这个简易计算器,学生对51单片机的理解和应用能力有了提高。
•下一步可以考虑增加更多的功能,如科学计算和数据存储等。
以上是本次基于51单片机简易计算器课程设计的报告。
通过这个实验,学生对51单片机的应用能力得到了提升,进一步增强了对计算器的理解。
在未来的课程设计中,可以进一步拓展功能,提升计算器的实用性和功能性。
单片机综合课程设计——计算器一、实验目的1、学习使用单片机内部的I/O功能。
2、熟悉I/O与键盘矩阵和数码管的连接。
3、熟练掌握单片机I/O的编程。
二、实验分工三、功能实现1、采用键盘按键输入,数码管显示的模式。
2、实现计算器两位数以内的基本“+,-,*,/”运算功能。
3、扩展实现了计算器的乘方、阶乘、开平方根功能。
4、实现了计算器的退格功能,可以在运算过程中更改操作数,不影响运算继续进行。
5、数码管操作数显示两位以内,结果显示在四位数以内。
6、键盘各功能键分布如下:1 2 3 + or x a4 5 6 - or n!7 8 9 * orbackspace reset = /由于时间紧张,未来得及实现功能键的复用,只能将扩展功能与基本功能分开,用两个程序实现。
7、具体操作:开始运行程序后,数码管无显示,等待键盘输入。
通过定时中断,定时扫描按键。
有按键按下时,判断为1~9数字键,则显示在数码管上。
按下运算功能键屏幕清零,等待下一个操作数输入。
按下“=”号后,得出计算结果,结果显示于数码管上。
在操作数输入过程中,按下backspace,则数码管显示去掉最后一位数字,继续输入,不影响运算的进行。
按下“reset”,则回到初始状态,数码管显示和运算结果被清除,等待输入新的表达式。
四、实验原理1、通过MSP430 端口控制TM1638 芯片实现读取键盘状态(输入)和控制LED 数码管显示(输出)的功能。
2、键盘:键盘中A-F 分别对应KS1-KS6。
一旦有按键按下,TM1638 中相关的寄存器的值就会改变。
*注意:键盘用坐标形式表示,空白位表示本开发板暂未用到TM1638 最多可以读4个字节,不允许多读。
读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE4 读取,不可跨字节读。
组合键只能是同一个KS,不同的K 引脚才能做组合键;同一个K 与不同的KS 引脚不可以做成组合键使用。
3、数码管:上图给出一个共阴数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,那你需要在GRID1 为低电平的时候让SEG1,SEG2,SEG3,SEG4,SEG5,SEG6 为高电平,SEG7 为低电平,即在00H 地址单元里面写数据3FH 就可以让数码管显示“0”。
课程设计题目名称简易计算器设计课程名称单片机原理及应用学生姓名班级学号2018年6 月20日目录一设计目的 (2)二总体设计及功能介绍 (2)三硬件仿真图 (3)四主程序流程图 (4)五程序源代码 (4)六课程设计体会 (17)一设计目的本设计是基于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LED上显示相应的结果。
软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。
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-51系列单片机为主控机,实现对计算器的设计。
具体设计及功能如下: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LED 显示数据和结果;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;执行过程:开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LED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LED上输出运算结果。
三硬件仿真图硬件部分比较简单,当键盘按键按下时它的那一行、那一列的端口为低电平。
因此,只要扫描行、列端口是否都为低电平就可以确定是哪个键被按下。
四主程序流程图程序的主要思想是:将按键抽象为字符,然后就是对字符的处理。
将操作数分别转化为字符串存储,操作符存储为字符形式。
然后调用compute()函数进行计算并返回结果。
具体程序及看注释还有流程图五程序源代码#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<ctype.h>/* isdigit()函数*/#include<stdlib.h>/* atoi()函数*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar operand1[9], operand2[9]; /* 操作数*/uchar operator; /* 操作符*/void delay(uint);uchar keyscan();void disp(void);void buf(uint value);uint compute(uint va1,uint va2,uchar optor);uchar code table[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}; /* 字符码表*/ uchar dbuf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10}; /* 显示缓存*/ /* 延时函数*/void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/*******************************************键盘扫描程序将按键转化为字符并作为输出'$','#'分别表示清零键和没有键按下*******************************************/uchar keyscan(){uchar skey; /* 按键值标记变量*/ /***********************扫描键盘第1行************************/P1 = 0xfe;while((P1 & 0xf0) != 0xf0) /* 有按键按下*/ {delay(3); /* 去抖动延时*/while((P1 & 0xf0) != 0xf0) /* 仍有键按下*/{switch(P1) /* 识别按键并赋值*/{case 0xee: skey ='7'; break;case 0xde: skey ='8'; break;case 0xbe: skey ='9'; break;case 0x7e: skey ='/'; break;default:skey ='#';}while((P1 & 0xf0) != 0xf0) /* 等待按键松开*/;}}/***********************扫描键盘第2行************************/P1 = 0xfd;while((P1 & 0xf0) != 0xf0){delay(3);while((P1 & 0xf0) != 0xf0){switch(P1){case 0xed: skey ='4'; break;case 0xdd: skey ='5'; break;case 0xbd: skey ='6'; break;case 0x7d: skey ='*'; break;default:skey ='#';}while((P1 & 0xf0) != 0xf0);}}/***********************扫描键盘第3行************************/P1 = 0xfb;while((P1 & 0xf0) != 0xf0){delay(3);while((P1 & 0xf0) != 0xf0){switch(P1){case 0xeb: skey ='1'; break;case 0xdb: skey ='2'; break;case 0xbb: skey ='3'; break;case 0x7b: skey ='-'; break;default: skey ='#';}while((P1 & 0xf0) != 0xf0);}}/***********************扫描键盘第4行************************/P1 = 0xf7;while((P1 & 0xf0) != 0xf0){delay(3);while((P1 & 0xf0) != 0xf0){switch(P1){case 0xe7: skey ='$'; break;case 0xd7: skey ='0'; break;case 0xb7: skey ='='; break;case 0x77: skey ='+'; break;default:skey ='#';}while((P1 & 0xf0) != 0xf0);}}return skey;}void main(){uint value1, value2, value; /* 数值1,数值2,结果*/uchar ckey, cut1 =0, cut2 =0; /* ckey键盘输入字符*/uchar operator; /* 运算符*/ uchar i, bool=0;init:/* goto语句定位标签*/buf(0); /* 初始化*/disp();value =0;cut1 = cut2 =0;bool=0;for(i =0;i <9;i++){operand1[i] ='\0';operand2[i] ='\0';} /* 初始化*/while(1){ckey = keyscan(); /* 读取键盘*/if(ckey !='#'){ /* isdigit函数,字符是阿拉伯数字返回非0值,否则返回0 */if(isdigit(ckey)){switch(bool){case0:operand1[cut1] = ckey;operand1[cut1+1] ='\0';value1 = atoi(operand1); /* atoi函数,将字符串转化为,int整数*/cut1++;buf(value1);disp();break;case1:operand2[cut2] = ckey;operand2[cut2+1] ='\0';value2 = atoi(operand2);cut2++;buf(value2);disp();break;default:break;}}else if(ckey=='+'||ckey=='-'||ckey=='*'||ckey=='/') {bool=1;operator= ckey;buf(0);dbuf[7] =10;disp();}else if(ckey =='='){value = compute(value1,value2,operator);buf(value);disp();while(1) /* 计算结束等待清零键按下*/{ckey = keyscan();if(ckey =='$') /* 如果有清零键按下跳转到开始*/goto init;else{buf(value);disp();}}}else if(ckey =='$'){ goto init;}}disp();}}/******************************************运算函数输入:操作数和操作符输出:计算结果*******************************************/ uint compute(uint va1,uint va2,uchar optor) {uint value;switch(optor){case'+': value = va1+va2; break;case'-': value = va1-va2; break;case'*': value = va1*va2; break;case'/': value = va1/va2; break;default:break;}return value;}/*******************************************更新显示缓存输入:无符号整数输出:将输入送入显示缓存*******************************************/ void buf(uint val){uchar i;if(val ==0){dbuf[7] =0;i =6;}elsefor(i =7; val >0; i--){dbuf[i] = val %10;val /=10;}for( ; i >0; i--)dbuf[i] =10;}/*******************************************显示函数*******************************************/void disp(void){uchar bsel, n;bsel=0x01;for(n=0;n<8;n++){P2=bsel;P0=table[dbuf[n]];bsel=_crol_(bsel,1);delay(3);P0=0xff;}}六课程设计体会接到这个课题以后,我先是学习了PROTEUS软件的使用,按照题目所要求来进行分析,设计,连接电路图,调试,最终完成计算器的仿真。
基于51单片机简易计算器课程设计报告引言:计算器是现代社会中常见的电子设备之一,它能够帮助人们进行各种数学运算,提高计算效率。
本文将介绍基于51单片机的简易计算器的设计过程及实现方法。
一、设计目标本次设计的目标是实现一个简易计算器,能够进行基本的加减乘除运算,并能够显示计算结果。
通过该设计,旨在加深学生对51单片机的理解,培养其实际操作能力。
二、硬件设计1. 电源模块:采用稳压电源模块,提供稳定的电压给单片机及其他电路模块。
2. 单片机模块:采用51单片机,作为计算器的核心控制模块,负责接收按键输入、进行运算和显示结果。
3. 按键模块:设计合适的按键电路,用于输入数字和操作符。
4. 显示模块:采用数码管或液晶显示屏,显示计算结果。
5. 连接线:将各个模块连接起来,确保信号的传输畅通。
三、软件设计1. 初始化:设置单片机的工作模式、端口方向和初始状态。
2. 按键扫描:通过轮询的方式检测按键是否被按下,若有按键按下则进行相应的处理。
3. 输入处理:根据按键的顺序和操作符的位置进行输入的处理,将输入的数字和操作符分别存储在相应的变量中。
4. 运算处理:根据输入的操作符进行相应的运算,得出计算结果。
5. 结果显示:将计算结果通过数码管或液晶显示屏进行显示。
6. 清零处理:在计算结果显示完毕后,对相关的变量进行清零处理,以便进行下一次的计算。
四、功能实现1. 加法运算:通过按下"+"按键,输入第一个数字,再按下"="按键,输入第二个数字,最后按下"="按键,计算并显示结果。
2. 减法运算:通过按下"-"按键,输入第一个数字,再按下"="按键,输入第二个数字,最后按下"="按键,计算并显示结果。
3. 乘法运算:通过按下"*"按键,输入第一个数字,再按下"="按键,输入第二个数字,最后按下"="按键,计算并显示结果。
4×4键盘的简易计算器和LED数码管的显示1、设计要求1、设计一个十六个按键的矩阵式计算器的模拟系统。
2、该系统具有加减乘除等功能。
3、用Proteus 7仿真工作的全过程。
4、有相应的实物图5、掌握4×4矩阵式键盘程序识别原理,掌握4×4矩阵式键盘按键的设计方法。
2、设计思想2.1 硬件设计思想用单片机的并行口P1连接4×4矩阵键盘,并以单片机的P1.0-P1.7各管脚作输入线,以单片机的P2.0-P2.7和P0.0—P0.7各管脚作输出线,在数码管上显示每个按键“0-9”的序号。
键盘中对应按键的序号排列如图(1)所示。
数字0、1、2、3接X0;4、5、6、7接X1;8、9、10、11接X2;12、13、14、15接X3。
即16个按钮空接,即十六个键一端低电平,另一端接高电平;当按下任意一个按钮时显示对应数字。
该系统可以实现四则运算,当分别按下2个数字,再按任意一个功能键即可实现相应的运算。
2.2 软件设计思想整个程序可以实现十进制内的加减乘除,其中包含了延时子程序(去抖动),加法、减法、除法、乘法等子程序。
(1)按键的识别判断键盘上有无按键闭合,先判断行线X0—X3输出低电平“0”,然后判断列线Y0—Y3的状态,若为全1,即列线全为高电平,说明键盘上没有按键闭合,若Y0—Y3不全为1,说明有键按下。
(2)消抖处理当判断有键按下后,需要进行消除抖动,这里使用了软件方法即程序中采用时间延时0.5秒,待信号稳定后再判别键盘的状态,若有键按下,则再进行键号的计算。
(3)判别键号先判断行线X0—X3是否有输出低电平“0”,若有键按下,则相应的列线也为低电平“0”,例如行线X1输出为低电平“0”,且列线Y2为低电平,即X1与Y2相交的键被按下,进行键号=行号*4+列号的计算。
(4)显示结果显示器接高电频,左边显示器接P0,右边显示接P2,当按下一个数字时右显示器显示相应的数字,按第2个数字时左边显示器显示相应数字;当进行除法运算时,除的的数据要看接口P0.7接高还是低电频,低电频则结果为几点几,为高电频则几十几。
专业综合课程设计任务书班级:学号:姓名:成绩:电子与信息工程学院计算机科学系图1.2 图1.3图1.42.3键盘电路这部分有16个button构成4*4矩阵,通过p1口进行行扫描方式实现按键的读取。
硬件电路图如图1.4。
2.4总体硬件图如图1.5图1.53 软件详细设计3.1键盘扫描子程序要进行数据的计算就必须进行数据的输入,也就是确定按键输入的数值是什么,这就需要对键盘进行行扫描,从而确定究竟是那个键按下。
对于键盘的扫描,既可以使用行扫描也可以使用列扫描,这里采用行扫描的方法完成对键盘的扫描行扫描就是逐行扫描键盘,看那一行有键按下,再通过返回的见马来确定究竟是哪个按键按下。
对第一行扫描就置p1.0为底电平,其余p1口为高电平,如果有按键按下,则p1口的值就会变为别的值,再由新值来确定是那个键按下。
程序流程图如图1.6图1.6dd:mov r0,#0f7h mov r1,#0cc:mov a,r0 mov p1,amov a,p1 mov r2,asetb c mov r3,#4bb:rlc a jnc aaee:inc r1 djnz r3,bbmov a,r0 setb crrc a mov r0,ajc cc ljmp ddKAOO:LJMP KAO BBB2:LJMP BB2aa:lcall mm mov a,p1xrl a,r2 nz eeff:mov a,p1 xrl a,r2jz ff MOV A,51HCJNE A,#1,BBB2RET3.4主程序及其他部分程序下图为主程序流程图:主要有:初始化子程序,清屏子程序,固定字符显示,单元定义,端口定义,字模部分。
主程序:RG 0LJMP STARTSTART:MOV SP,#60HLCALL INT ;调用初始化子程序START1:LCALL CLEAR ;调用清屏子程序初始化子程序:INT: MOV COM,#0C0H ;设置显示起始行为第一行LCALL PRM0LCALL PRR0MOV COM,#3FH ;开显示设置LCALL PRM0LCALL PRR0RET清屏子程序:CLEAR:MOV R4,#00H。
51单片机计算器课程设计1. 前言51单片机凭借其简单易用、功能强大、可靠性高等诸多特点,成为了广大电子爱好者及相关从业人员的首选芯片类型。
在本次课程设计中,我们将利用51单片机的优势,设计一个简单的计算器。
通过该计算器的实现,旨在提高学生对51单片机的掌握程度,并且让他们能够更加深入地理解单片机的中断、定时器、按键等重要功能模块的理解。
2. 计算器设计需求分析在现实生活中,计算器的实现方案有很多,例如典型的哈工大计算器,其实现原理基于双栈式逆波兰表达式求值等。
而在51单片机的实现方案中,为了简化设计难度,我们采用了两次按键计算器。
即用户需要通过按数字键,来输入计算器要计算的操作数,在输入完所有的操作数后,再按下其他的计算符键,计算器通过读取已经输入的操作数,并根据按下的计算符键,来执行计算器指定的计算操作。
3. 设计思路在上面的需求分析中,我们设计了一个基于两次按键进行计算的计算器。
如果直接采用传统数字键和计算符键按下即时执行的计算器交互方式,由于涉及到用户输入顺序的问题,将会使程序开发难度大大增加。
因此,我们可以利用中断机制,在用户按下数字键和计算符键时,分别将其存储到数组中。
等到用户完成所有操作数的输入后,再由程序根据存储在数组中的操作数,按照计算符键的指令,进行计算操作。
4. 硬件设计计算器硬件设计采用与按键通用的IO口输入输出方式。
在本例中,我们设置计算器的数字键和计算符键均为IO口输入。
鉴于本次设计旨在简化流程,我们将设计与单片机外接数码管连接的部分留给读者自行研究。
在本次课程设计中,我们将不涉及数字键和计算符键信号的去抖动处理。
5. 软件设计通过对计算器设计的需求分析、设计思路以及硬件设计的分析后,我们来设计计算器的软件部分。
5.1 端口初始化根据本次课程设计的需求,我们采用两个IO口输入来实现计算器的数字键和计算符键,因此需要对IO口进行初始化。
```void PortInit(){P1=0xff;/数字键P1.0—P1.7设定为输出P1=0xff;/计算符键P2.0—P2.7设定为输出}```5.2 按键检测监测按键是否按下需要使用到中断机制,在本次课程设计中采用P1口的0~7位和P3口的0~3位硬件中断。
基于51单片机简易计算器课程设计报告(一)基于51单片机简易计算器课程设计报告1. 介绍在本次课程设计中,我设计了一个基于51单片机的简易计算器。
本报告将会详细介绍该计算器的设计思路、功能实现以及课程设计中遇到的问题与解决方法。
2. 设计思路功能需求•支持基本的加、减、乘、除运算•具备数字输入与显示功能•具备清零和等于功能•具备连续计算功能硬件设计本计算器的硬件设计主要包括51单片机、LCD显示模块以及按键输入模块。
其中,51单片机负责控制计算器的逻辑,LCD显示模块用于显示计算结果和用户输入,按键输入模块用于接收用户的输入。
软件设计计算器的软件设计主要分为以下几个部分: - 初始化:初始化51单片机、LCD模块以及按键模块。
- 按键扫描:通过扫描按键模块,获取用户的输入。
- 数字输入与显示:根据用户输入,将数字显示在LCD上。
- 运算逻辑:根据用户输入的运算符和数字,执行相应的计算操作,并将结果显示在LCD上。
3. 功能实现初始化在初始化阶段,我们需要初始化51单片机的GPIO口、LCD模块以及按键模块。
具体的初始化代码如下:// 初始化51单片机的GPIO口// 初始化LCD模块// 初始化按键模块按键扫描为了获取用户的输入,我们需要通过按键模块进行扫描。
具体的按键扫描代码如下:// 扫描按键模块// 如果检测到按键按下,则进行相应的处理数字输入与显示当用户按下数字键时,我们将获取到的数字输入缓存起来,并将其显示在LCD上。
具体的数字输入与显示代码如下:// 获取按键输入的数字// 将数字添加到输入缓存// 将输入缓存显示在LCD上运算逻辑当用户按下运算符键时,我们需要根据输入的数字和运算符执行相应的计算操作,并将结果显示在LCD上。
具体的运算逻辑代码如下:// 获取运算符输入// 根据运算符和输入的数字执行相应的计算操作// 将计算结果显示在LCD上清零和等于功能为了提升用户体验,我们还可以添加清零和等于功能。
成绩实验报告实验名称单片机设计性实验___实验班级姓名学号(后两位)指导教师实验日期单片机设计实验一、实验目的1、掌握单片机定时器、中断、键盘扫描、动态显示及数值计算的综合运用能力;2、掌握编程的运用能力;3、设计一只简易的16键计算器。
二、实验内容图5-1 简易16键计算器编程实现图5-1的简易16键4位十进制整数计算器的功能。
要求:1.设计4*4的键盘,其10个数字键0~9,其余6个为“+”“-”“*”“/”“=”和“C”2.设计4位LED接口电路或LCD显示电路3.实现2位数的简单运算三、系统硬件设计电路图四、设计框图和程序:程序源代码:DISPBUF EQU 30H ;主程序的入口地址 ORG 0000H;4个数码管显示"0000"字形数据 START:MOV DISPBUF,#0C0H MOV DISPBUF+1,#0C0H MOV DISPBUF+2,#0C0H MOV DISPBUF+3,#0C0H MOV 37H,#00H ;数值初始化 MOV 27H,#00H MOV 26H,#00H MOV 25H,#00H MOV 24H,#00H MOV 23H,#00H MOV R3,#00H MOV R5,#00H MOV R4,#00H ;调用键盘扫描子程序 LOOP: LCALL KEY MOV R6,27HCJNE R6,#00H,START ;清除键判断 MOV R6,26H;显示数据转换子程序选择 CJNE R6,#00H,FA;调用数码管显示数据转换子程序LCALL CONV ;调用数码管动态显示子程序 FA:LCALL DISPSCAN SJMP LOOPKEY:MOV P2,#0FH ;键盘扫描子程序 MOV A,P2 ANL A,#0FH CJNE A,#0FH,K10 RETK10:JB P2.0,K20 K11:MOV P2,#0EFH JB P2.0,K12 CJNE R5,#00H,L1 MOV R4,#00H INC R5 MOV R3,#1H L1:LJMP CEND K12: MOV P2,#0DFH JB P2.0,K13CJNE R5,#00H,L2 MOV R4,#00HINC R5MOV R3,#2HL2:LJMP CENDK13: MOV P2,#0BFH JB P2.0,K14CJNE R5,#00H,L3 MOV R4,#00HINC R5MOV R3,#3HL3:LJMP CENDK14: MOV P2,#7FH JB P2.0,KILCJNE R5,#00H,L4 MOV R4,#00HINC R5MOV R3,#4HKIL:LJMP KENDL4:LJMP CENDK20:JB P2.1,K30K21:MOV P2,#0EFH JB P2.1,K22LJMP DYUK22:MOV P2,#0DFH JB P2.1,K23MOV 25H,#3H LJMP OPRK23:MOV P2,#0BFH JB P2.1,K24MOV 25H,#6H LJMP OPRK24:MOV P2,#7FH JB P2.1,cctvMOV 25H,#9H LJMP OPRcctv:ljmp kendK30:JB P2.2,K40 K31: MOV P2,#0EFH JB P2.2,K32MOV 25H,#0HLJMP OPRK32:MOV P2,#0DFH JB P2.2,K33MOV 25H,#2HLJMP OPRK33:MOV P2,#0BFH JB P2.2,K34MOV 25H,#5HLJMP OPRK34:MOV P2,#7FHJB P2.2,KENDMOV 25H,#8HLJMP OPRK40:JB P2.3,KENDK41: MOV P2,#0EFH JB P2.3,K42INC 27HLJMP KENDK42:MOV P2,#0DFH JB P2.3,K43MOV 25H,#1HLJMP OPRK43:MOV P2,#0BFH JB P2.3,K44MOV 25H,#4HLJMP OPRK44:MOV P2,#7FHJB P2.3,KENDMOV 25H,#7HLJMP OPROPR: ;键值存储INC R4CJNE R5,#00H,CHANG CJNE R4,#2H,KBK ZHI:MOV A,20HMOV B,#0AHMUL ABMOV 20H,25HADD A,20HCJNE R5,#00H,CZHMOV 23H,ALJMP KENDCZH:MOV 24H,ALJMP KENDKEND:MOV P2,#0FH MOV A,P2ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,KENDRETCHANG:CJNE R4,#2H,HONG AJMP ZHIHONG:JNC CENDINC R5MOV 20H,25HMOV 24H,25HLJMP CENDKBK:JNC CENDMOV 20H,25HMOV 23H,25HLJMP CENDDYU: ;结果计算MOV R5,#00HMOV R4,#00HMOV 25H,#00HCJNE R3,#1H,SMOV A,23HADD A,24HMOV 23H,ASJMP CENDS:CJNE R3,#2H,S1 CLR CMOV A,23HCJNE A,#00H,JIANFA MOV 23H,#0EH SJMP CEND JIANFA:SUBB A,24H MOV 23H,ASJMP CENDS1:CJNE R3,#3H,S2 MOV A,23HMOV B,24HMOV A,23HMUL ABMOV R6,BCJNE R6,#00H,CHENG MOV 23H,ASJMP CENDS2:CJNE R3,#4,CEND MOV A,24HCJNE A,#00H,ZY MOV A,#00HSJMP CENDZY:MOV A,23HMOV B,24HDIV ABMOV 23H,ACEND:MOV P2,#0FH MOV A,P2ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,CEND RETCHENG:MOV R3,B MOV B,#64HDIV ABMOV 36H,AMOV A,BMOV B,#0AHDIV ABMOV 35H,AMOV 34H,BMOV DPTR,#TABLE XIAN:MOV A,34HADD A,#6HMOV B,#0AHDIV ABMOV 25H,AMOV 34H,BMOV A,BMOVC A,@A+DPTR MOV DISPBUF,A MOV A,35HADD A,#5HADD A,25HMOV B,#0AHDIV ABMOV 25H,AMOV 35H,BMOV A,BMOVC A,@A+DPTR MOV DISPBUF+1,A MOV A,36HADD A,#2HADD A,25HMOV B,#0AHDIV ABADD A,37HMOV 37H,AMOVC A,@A+DPTR MOV DISPBUF+3,A MOV 36H,BMOV A,BMOVC A,@A+DPTR MOV DISPBUF+2,A DJNZ R6,XIAN MOV 26H,#1H AJMP CENDCONV: ;数码管显示数据转换子程序CJNE R5,#02H,BEIMOV A,24HAJMP JINGBEI:MOV A,23HJING:MOV B,#64HDIV ABMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV DISPBUF+2,AMOV A,BMOV B,#0AHDIV ABMOVC A,@A+DPTRMOV DISPBUF+1,AMOV A,BMOVC A,@A+DPTRMOV DISPBUF,ARET;数码管动态显示子程序DISPSCAN:MOV R0,#DISPBUF MOV R2,#4HMOV A,#1HSC:PUSH ACCMOV A,@R0MOV P1,APOP ACCMOV P0,ALCALL DELAY1MOV P0,#00HRL AINC R0DJNZ R2,SCMOV P0,#1HRETDEL12:MOV R6,#1EHDEL2:MOV R7,#64H DEL1:DJNZ R7,DEL1 DJNZ R6,DEL2RETDELAY1:MOV R6,#70D2:MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2RET;------字符表------TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0C6H,0A1H,86HDB 8EHEND五、实验总结。
最新单⽚机简易计算器课程设计最新单⽚机简易计算器课程设计1.⾸先给出显⽰缓冲区“00”的初始值00’,并重置数据存储单元。
2.主程序调⽤键盘扫描⼦程序来确定键值。
这是第⼀次将该号码直接分配给23H单元。
如果第⼆次输⼊数字,第⼀个值乘以10,然后加到第⼆个值上。
结果存储在23H单元中,R4计数两次,表⽰已输⼊两位。
扫描键值时,不会分配和显⽰该值。
等待操作符号被按下,直接按等号计算并显⽰为零,如加.减.乘.除R5加1。
清除R4,表⽰可以输⼊下⼀个操作数,与第⼀个操作数相同,并等待按键。
清除键在任何情况下都会被清除,这相当于软复位。
3.扫描键盘后,调⽤数据显⽰转换⼦程序并选择。
由于这个任务是两个⽐特和四个运算,只有乘法的结果会超出FFH的范围。
这是处理⽅法。
如果结果超出范围,跳过数据显⽰转换⼦程序。
如果没有超出范围,调⽤数据显⽰转换⼦程序。
两个选项都是将值转换为七段代码。
4.调⽤数码管的动态显⽰⼦程序显⽰数值并重新循环。
硬件系统设计1 .发光⼆极管接⼝电路⼀个简单的计算器需要⼀个2位8段发光⼆极管显⽰电路。
8031单⽚机通过8255A扩展2位8段发光⼆极管显⽰器,8255A的端⼝A作为段码(字形码)数据端⼝,PB0和PB1作为位控制端⼝。
开路集电极的反相⾼压驱动器74LS06被加到位控制端⼝以提供⾜够的电流来驱动发光⼆极管显⽰器,然后连接到每个数字显⽰器的公共阴极端⼦。
类似地,段代码数据端⼝开路集电极中的正相⾼压驱动器74LS07提供⾜够的电流,然后连接到数字显⽰器的段。
逻辑电路结构如下:2.键盘接⼝电路⼀个简单的计算器需要⼀个4*4的⾏列式键盘。
8031单⽚机通过8255A扩展4*4⾏列式键盘。
8255A的端⼝B 和C⽤于扩展键盘接⼝,在端⼝B中⾼4位作为输出端⼝,在端⼝C中低4位作为输⼊端⼝。
逻辑电路结构如下:3.计算器逻辑电路图将发光⼆极管接⼝电路和键盘接⼝电路结合在⼀起,就是简单计算器的逻辑电路图,如下:3 .软件设计1 .发光⼆极管显⽰程序设计该发光⼆极管显⽰器由七段以8个字符的形状排列的发光⼆极管组成,因此成为七段发光⼆极管显⽰器。
物理与电气工程学院课程设计报告设计名称:简易计算器院部:物理与电气工程学院专业班级:12级电信三班学生姓名:***080212092刘慧080212096吴阳慧080212101指导老师:***完成时间:2014年6月8日单片机课程设计是单片机原理课程的实践性环节。
是在我们学习了《单片机原理》等课程的基础上进行的综合性训练,我们组这次训练的课题是基于单片机简易计算器,能够进行多位简单的加减运算,同时它能支持2位整数运算。
它主要由STC89C52单片机、数码管,键盘等模块组成。
本计算器是将键盘输入信息经处理通过缓存,送入数码管显示,键盘采用行列式,数码管采用动态扫描方式,计算功能通过软件实现,用汇编语言对单片机可编程芯片进行编程,实现对计算器的设计。
关键词:单片机;计算器;汇编语言;键盘;数码管一.课程设计的目的和要求 (3)1.1课程设计的目的 (4)1.2课程设计要求 (4)二、方案的论证和比较: (4)2.1 按键电路设计 (4)2.2 4*4键盘扫描电路(扫描式,反转式) (4)三.课程设计简述及整体方框图 (5)3.1 方案 (5)3.2、硬件电路设计 (5)3.2.1主控电路设计 (5)3.2.2键盘电路设计 (6)3.2.3数码管显示电路 (6)3.3软件设计简述 (7)3.3.1键盘扫描子程序设计 (7)3.3.2数码管显示电路 (9)3.3.3运算子程序设计 (9)3.4程序主框图 (10)四.仿真软件图 (11)五.系统功能测试与整体指标 (12)5.1 软件调试步骤 (12)5.2 程序调试步骤 (12)5.3 测试结果 (13)六、总结与思考及致谢 (13)附录主程序: (13)一.课程设计的目的和要求1.1课程设计的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。
本次设计是设计一个简易计算器,能够进行多位简单的加减运算,同时它能支持2位整数运算。
单片机键盘计算器课程设计This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.《单片机课程设计报告》教学院:专业班级:学号:学生姓名:指导教师:时间:地点:单片机课程设计任务书一、课题名称单片机课程设计二、设计目的为了进一步巩固学习的理论知识,增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力,开始为期两周的单片机课程设计。
通过实训使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。
三、设计内容设计基于51单片机的简易计算器系统电路,并以该电路为基础进行编程,要求能够实现0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
四、设计要求1、设计简易计算器,要求能对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算。
2、用4×4的键盘作为输入设备。
3、用LED或LCD进行显示。
4、编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序。
5、对系统的进行综合和调试,使其具有对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
6、编写课程设计的总结六、设计报告课程设计报告的基本内容至少包括封面、正文、附录三部分。
课程设计报告要求统一格式,字体工整规范。
1、封面封面包括“《单片机课程设计》课程设计报告”、班级、姓名、学号以及完成日期等。
2、正文正文是实践设计报告的主体,具体由以下几部分组成:(1)课程设计题目;(2)课程设计任务与要求;(3)设计过程(包括设计方案、设计原理、创新点以及采用的新技术等);(4)方案的比较与论证;(5)硬件电路设计,各个模块的设计与器件的选择;(6)软件程序的设计与调试;(7)课程设计总结(包括自己的收获与体会;遇到的问题和解决的方法;技术实现技巧和创新点;作品存在的问题和改进设想等);3.附录附录1:系统设计原理图附录2:系统硬件元器件清单附录3:系统的程序七、考核方式与成绩评定办法(60分~69分)、60分以下为不及格。
八、参考书目[1] 李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).杭州:北京航空航天大学出版社,1998[2] 李广弟.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994[3] 阎石.数字电子技术基础(第三版). 北京:高等教育出版社,1989[4] 廖常初.现场总线概述[J].电工技术,1999.[5] 徐仁贵等编着.《单片微型计算机应用技术》.北京:机械工业出版社.2001年2月第1版[6] 张毅刚等编着.《单片机原理及应用》. 北京:高等教育出版社.2004年1月第1版一、课程设计任务与要求设计基于51单片机的简易计算器系统电路,并以该电路为基础进行编程,要求能够实现0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能,并要求如下:1、设计简易计算器,要求能对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算;2、用4×4的键盘作为输入设备;3、用LED或LCD进行显示;4、使用C语言编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序;5、对系统的进行综合和调试,使其具有对0-99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能,还具有清零功能等;6、编写课程设计的总结。
二、设计方案与选择方案1、芯片、方案构思本设计中的芯片可以采用两种方案,一种是以FPGA为核心处理芯片,配备相应的外设;另一种是以STC89C52处理器,配备相应的外设。
(1)方案一:采用FPGA控制FP GA是一种高密度的可编程逻辑器件,自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达500万门/片以上,系统性能可达200MHz。
由于FPGA器件集成密度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。
但是基于SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上,需外部存储器芯片,且使用方法复杂,保密性差,而其对于一个简单的计算器而言,使用FPGA有点大材小用,成本太高。
(2)方案二:采用AT89C51单片机是单片微型机的简称,故又称为微控制器MCU(Micro Control Unit)。
通常由单块集成电路芯片组成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器CPU,存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只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。
单片机广泛应用于智能产品,智能仪表,测控技术,智能接口等,具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
、方案比较与选择通过以上两种方案的论证和比较,从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑,最终选择了以AT89C51单片机作为中央处理单元进行计算器的设计,这样设计能够实现对六位整数、两位小数的加、减、乘、除的四则运算。
2、输入模块、方案构思(1)方案一:采用独立式按键作为输入模块独立式按键输入模块,其特点是:直接用I/O口构成单个按键电路,接口电路配置灵活、按键识别和软件结构简单;但是当键数较多时,占用I/O口较多,比较浪费资源。
其原理图如图1所示。
图 1 独立的功能按键图 2 矩阵键盘输入(2)方案二:采用矩阵式键盘作为输入模块矩阵式按键输入模块,其特点是:电路和软件稍复杂,但相比之下,当键数越多时,越节约I/O口,比较节省资源。
其原理图如图2所示。
、方案比较与选择本设计中的输入模块使用的是矩阵键盘输入。
键盘输入预置用于计算,按键较多。
若是采用独立按键,需频繁按键,为软件设计增加负担,且操作界面不友好;若是采用矩阵式按键,可以方便地输入一个数值,使操作界面更具有人性化,且节约了宝贵的I/O口资源。
通过对比,故采用方案二作为系统输入模块。
3、显示模块、方案构思(1)方案一:采用LED数码管静态显示采用LED数码管的静态显示,其特点是:其亮度较高;这种显示方式接口,编程容易且管理简单;不足的是,占用的I/O的线资源较多。
如果采用单片机或CPLD/FPGA来控制的话,势必存在浪费I/O口资源的问题。
如图3所示。
图 3 4位数码管静态显示(2)方案二:采用LED数码管动态显示采用LED数码管的动态显示,其特点是:其亮度比静态显示的亮度要差一些;但其电路比较简单,适合于显示位数较多的情况。
如图4所示。
图 4 4位数码管的动态显示(3)方案三:采用LCD1602液晶显示采用LCD1602液晶显示,其特点是:可以调节其背光亮度,这种显示方式接口,编程虽然有些麻烦,但管理较方便,占用的I/O 口资源线也不多。
、方案比较与选择本设计中的显示模块使用的是LCD1602液晶显示。
在计算器运算中,需显示的数字、符号较多,按很据个方面的特点,而后可以发现LCD 液晶显示,虽然在价格上的确是稍贵于LED 数码管;但数码管在硬件设计电路中,会因线太多、线路复杂而过于繁琐,则舍弃LED 数码管,选择LCD 液晶显示。
通过对比,故采用方案三作为系统显示模块。
三、整体方案原理框图硬件与软件系统设计依据系统分析及实现功能,硬件小系统方框图如图1所示:图5依据系统硬件设计,软件系统主要包括:单片机振荡电路键盘输入液晶显示对比度调节 复位电路单片机控制程序模块:作为系统的主控制程序模块,用KeilC编程控制其他程序模块的协调工作;键盘程序模块:用来输入用户的功能,使单片机完成相应的控制功能;液晶显示模块:使用字符型液晶显示器显示用户的选择。
单片机模块单片机控制主程序流程图如下:图6单片机外围扩展电路程序模块为了节约成本,本设计中液晶显示模块与单片机之间采用模拟口线的方式控制,键盘与单片机之间采用扫描的工作方式。
键盘程序流程图(扫描方式)键盘程序流程图如下所示:图7LCM程序流程图如下所示:图8本设计的软件系统分别用伟福E6000和KeilC编写及编译。
4*4键盘程序模块用汇编语言和C语言编写,实现直接从P2口扫描得到键盘码,并采用查询方式得到与之对应的LCD字型码,在LCD上显示出来。
四、单元电路设计键盘输入计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,如果采用独立按键的方式,在这种情况下,编程会很简单,但是会占用大量的I/O口资源,因此在很多情况下都不采用这种方式。
为此,我们引入了矩阵键盘的应用,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4×4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5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。
图9 键盘布局图图10 矩阵键盘内部电路图键盘上的每一个按键都有一个键值。
给键赋值的最直接办法是将行、列线按二进制顺序排列,当某一键按下时,键盘扫描程序执行到给该列置低电平0,若读出各行状态为非全1,这时的行、列数据组合成键值。
键盘键值从左到右、从上到下依次是77,7B,7D,7E;B7,BB,BD,BE,…,E7,EB,ED,EE。
这种负逻辑表示往往不够直观,因而采用行、列线加反向器或软件求反的方法将键盘改成正逻辑。
这时,键值依次为88,84,82,81;48,44,42,41,…,18,14,12,11。
不论是正逻辑还是负逻辑,这种键值表示方式分散度在且不等距,用于指令不太方便。
对于不是4*4或8*4或8*8键盘,使用也不容易,故在许多场合下,采用依次排列键值的方法。
这时的键值与键号相一致。
单片机控制MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/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,可以进行很快地实现运算功能。