单片机键盘计算器课程设计

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。