沈阳航空航天大学
课程设计报告
课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：简易计算器的设计与实现
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沈阳航空航天大学课程设计报告第1章总体设计方案
第1章总体设计方案
1.1设计内容
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1位无符号数字的简单四则运算，并在6
位8段数码管上显示相应的结果。
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8751单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用6位8段
共阳极数码管动态显示。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，最终选用汇编语言进行编程，并用protel99se涉及硬
件电路。
1.2设计原理
在该课程设计中，主要用到一个8751芯片和串接的共阳数码管,和一组阵列
式键盘。作为该设计的主要部分，下面将对它们的原理及功能做详细介绍和说明。
1)提出方案
以8751为核心，和数码管以及键盘用实验箱上已有的器件实现计算器的功能。
2)总体方案实现
(1)要解决键值得读入。先向键盘的全部列线送低电平，在检测键盘的行线，如果有一行为低电平，说明可能有按键按下，则程序转入抖动检测---就是延时
10ms再读键盘的行线，如读得的数据与第一次的相同，说明真的有按键按下，程序转入确认哪一键按下的程序，该程序是依次向键盘的列线送低电平，然后读键
盘的行线，如果读的值与第一次相同就停止读，此时就会的到键盘的行码与列码查表可的键值。并且将键值送入缓冲区。
(2)计算。从缓冲区中取出数据按照括号配匹算法解决符号优先级问题，如果有键值为“F”则清空缓冲区跳至开始处，否则调用汇编指令进行计算，结果送入缓冲区。
(3)显示。从缓冲区中取出数据查找段码表，将段码送入段码管。
1.3设计思路
采用汇编语言程序设计的方法结合硬件电路设计方法，利用Lab6000实验箱上已有芯片来实现计算器的各项功能。
1.4实验环境
硬件环境：Lab6000实验箱，PC机。
软件环境：WA VE应用软件。
第2章详细设计方案
2.1硬件电路设计
1）单片机8751
P0口作为存储器地址线的低8位，p2口作为地址线的高8位，采用定时器0作为键盘抖动时的10ms延时，采用外部设备与存储器统一编制方式。如图2.1所示。
图2.1单片机8751图
2）8段共阳极数码管
图为八段共阳极数码管的引脚图，从左到右数码管的段码分别为a,b,c,d,e,f,g 和小数点dp，高电平时点亮，这八位分别74LS374的Q0~Q7接，作为数码管的
段码锁存器，其CPU访问地址位09004。下边为位选端和阳极端，6个位选端分别与另一片74LS374的Q0~Q5，与此同时为了体现总线的复用性和硬件电路的简单性这6位位选线作为键盘的列线，CPU访问地址为09002H。如图2.2所示。
图2.2共阳极8段数码管图
3）键盘
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。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。但大多数智能仪器和电子产品的按键数目都不太多（20个以内），为了降低成本和简化电路通常采用非编码键盘。非编码键盘的接口电路
有设计者根据需要自行决定，按键信息通过接口软件来获取。本课题需要的是16个按键，故选择用非编码键盘。键盘的行线与一片74LS245相连接作为键盘的扫描码，其CPU访问地址09001H。如图2.3所示。
图2.3简易计算器数据输入键盘图
4）74LS374
74LS374是地址锁存器，一片用来锁存键盘，数码管的地址，另一片用来锁存数码管的段码。如图2.4所示。
图2.474LS374图
5）74LS245
74LS245用来读取键盘的行码A0-A3分别与键盘的行线相连接；B0-B7分别与数据总线相连接。如图2.5所示。
图2.574LS245图
6）UNL2003A
UNL2003A相当于7个非门IN输入OUT输出，其中IN端接键盘的列线，OUT 端接数码管。如图2.6所示。
图2.6ULN2003A图
2.2主程序设计
主程序模块是边检测边显示的模块，一旦有按键按下（无论是按键抖动还是真的有按键按下）就转入键值读取模块，如果没有按键按下或是已经从键值读取模块返回，就继续从一个以30H为首地址的缓冲区中取出数据并转换成数码管的段码显示出来。主模块是一个死循环函数没有结束直至人为终止。主程序流程图如图2.7所示。
写入缓冲区返回主函数。流程图如2.8所示。
开始
延时10ms
有键按下
是
读取键值
延时10ms
按键放开
否
E键
否
是
否
缓冲区加一将键值存入
F键
是
清空缓冲区
调用计算函数
结束
图2.8键值读取模块图
