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单片机电子计算器设计报告

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目录 一．设计任务和要求 ................................................................................. 1 1.1概要 .............................................................................................. 1 1.3 设计要求 ..................................................................................... 1 二．硬件设计 ............................................................................................ 2 2.1总设计思路 .................................................................................... 2 2.2 总原理图 ..................................................................................... 2 2.3最小系统 ....................................................................................... 3 三．软件设计 ............................................................................................ 4 3.1 主程序 ......................................................................................... 4 3.2 显示程序设计(程序见附录） ........................................................ 5 3.3键盘识别程序设计(程序见附录） .................................................. 6 3.4运算程序设计（程序见附录） ....................................................... 9 四．Keil调试与仿真 ................................................................................. 11 4.1 keil的使用方法 ........................................................................... 11 五．总电路图 .......................................................................................... 12 六． 总结................................................................................................ 13 七．参考文献 .......................................................................................... 14 附录A ...................................................................................................... 15 程序清单 .......................................................................................... 15 附录B ...................................................................................................... 26 元器件清单 ....................................................................................... 26 附录C ...................................................................................................... 27 实物图 .............................................................................................. 27 1

一．设计任务和要求 1.1概要 简易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。 1.2设计任务 本次课程设计，我们选择的课题是单片机数字计算器硬软件设计 ，设计任务为： 1.扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零 2.强化对于电路的焊接 3.使用五位数码管接口电路 4. 完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）； 5. 实现结果低于五位的连续运算； 6. 使用keil 软件编写程序，使用汇编语言； 7. 最后用ptoteus模拟仿真; 8.学会对电路的调试 1.3 设计要求 单片机课程设计既要让我们巩固课本学到的理论，还要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，数字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，并提高对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 通过实践更好的了解单片机，巩固了键盘扫描，数码管，等一系列单片机的知识。本次设计我们需要AT89C51芯片，要充分理解各个管脚的用途；还是用了两个四位一体的共阳极的数码管，要知道其位控和字控的引脚位置；还用了4*4的键盘；采用手电复位。 而我的设计任务是计算器的软件部分，硬件部分参见同组的人。 2

二．硬件设计 2.1总设计思路 本设计是一个实现加、减、乘、除的计算器，它的硬件主要由四部分组成，一个AT89C51单片机芯片，两个四位一体的共阳极的数码管，一个4*4的键盘，一个排阻(10K)做P0口的上拉电阻（接线图再总电路图），它可以实现结果低于65535的加、减、乘、除运算。 首先.显示部分，让P2口做位扫描，P0口做段码输出，设置一个单元用来记录输入数字的位数，这样可以不用循环扫描每一位，而是根据输出位数判断扫描哪些位。如当显示1234时，不用在向高四位送入11H,也不需要熄灭的代码了。调用显示程序时先选通第一位（最低位），送出代码1，然后判断是否显示完毕，（通过记录数字个数单元的内容减一是否得0来判断），如没显示完则显示下一位，如显示完则跳出。 其次是设计键盘扫描程序，这里采用4*4矩阵键盘，通过软件识别，行和列可接在同个端口上，也可接在不同端口上，本设计行接在P3口的高四位，列接在P1口的低四位，通过循环扫描行，读取列的数据判断是否有键按下，如果有则调用按键识别程序识别是哪个键，执行相应的操作，按键识别是根据按键时得到的列代码与行代码组合，来判断是哪个键的。按键识别后，如果是数字键则直接放入数码管显示缓冲区，如果再次有数字键按下，则应将缓存区的数字向高位移一位，将刚输入的数放入最低位，并且记录按键次数，每输入一个键值都调用显示程序显示出来，如果是运算符，则执行相应的运算，然后在调用显示程序显示结果。 最后是运算程序的加入，运算程序很简单，只要把＋、-、*、/分别做成模块，用到时即可调用，本设计的难点是键盘识别和数值显示，因为这里边涉及到键盘输入的数值在内部要转换成10进制运算，运算结果要转换成各个位的显示数字输出。 2.2 总原理图

P3.4 ~

P3.7

4*4矩阵键盘

P0.0

~ P0.7

AT89C51

P2.0 ~

两个四位数码管显示

初始化，各位显0 根据按键，

通过三级管

P0=FEH 左移进行位控

P1.0~P1.3

图2-1 通过P0口进行位控 3

2.3最小系统 手动复位： 由电容串联电阻构成，系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位。 晶振电路: 典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。

XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC11nFC21nFGNDC310uR233ufR133ufGND 图2 -2 最小系统

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单片机简易计算器课程设计报告书

单片机简易计算器课程设计报告书

引言说起计算器，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。

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。

随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。

在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。

这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。

80C51单片机已成为单片机发展的主流。

专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。

计算器设计报告书

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物理与电子信息学院电子技术综合设计报告设计题目：基于51单片机的计算器专业：电气工程及其自动化学号：姓名：成绩：指导教师：基于51单片机的计算器设计一、系统方案本课题计算器设计硬件电路采用三部分电路模块构成，第一部分是键盘模块电路，采用4*4矩阵式键盘作为输入电路；第二部分是LCD1602液晶显示模块；第三部分是以51单片机作为控制核心。

软件程序主要由三部分组成：主程序、按键扫描程序和LCD1602显示程序。

二、硬件设计如图1所示，该图是一个计算器的PCB线路模型。

我们用到了17个键位，1个自锁开关，分别负责控制计算器的运行与电源开关。

1个STC89C51单片机，负责存储与执行计算器各部分的运行状况，是整个电路的核心部分。

一个LCD1602显示屏，负责计算器的显示模块。

部分电阻、电容、晶振等，用来支持计算机电路的正常执行。

在此线路中，设计时未设计下载接口，但使用了电源接口代替下载口，负责电路板的供电等。

三、软件设计首先，我们使用了Proteus设计进行仿真，确认该设计思路可执行后，通过DXP设计电路。

Proteus仿真例如图2所示。

原理图参考了中国电子科技论坛提供的一些相关资料，同时自己进行了适当的改进。

依据Proteus所绘制的原理图，我们在Autium Designer上绘制了AD版的原理图，如图3所示。

在生成PCB版图时，第一次使用的封装为中国电子科技论坛提供的封装，但是由于该封装存在明显缺陷，即：焊盘太小，部分接口太接近等问题，然后我们将大量的元件更换至了由老师提供的封装，部分元件仍然使用原封装。

在将程序下载至单片机的过程中，我借用了同学购买的单片机开发板，使用了STC 公司提供的软件四、系统调试与结果在使用Proteus仿真阶段，我们就开始了程序编写的任务。

程序编写我们真的感觉是从0开始。

因为在编写程序过程中，我们并没有完成51系列单片机的C语言程序的学习、LCD1602等元器件理论性知识的学习。

用单片机实现简易计算器的设计报告

用单片机实现简易计算器的设计报告

华北水利水电学院课程设计报告课程名称: 简易计算器姓名: 学号: 班级: 专业: 电子信息工程日期: 2010年1月21日目录1.前言 (3)2.课程设计目的和要求 (3)3.总体设计 (3)4.硬件设计 (4)5.软件设计 (5)6.操作说明 (9)7.设计感想 (9)8.参考文献 (10)一．前言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。

此次课程设计的课题是针对我们学习《单片机原理》这门课程的基础上，并在其辅助下完成的。

此次进行的综合性训练，不仅培养了我如何合理运用课本中所学到的理论知识与实践紧密结合，独立解决实际问题的能力二．课程设计的目的和要求1.课程设计的目的首先，综合运用单片机原理与接口技术课程中所学到的理论知识来独立完成此次设计课题，培养我们查阅手册和文献资料的良好习惯，以及培养我们独立分析和解决实际问题的能力。

其次，在学习了理论知识的基础上进一步熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。

再次，就是学会电子电路的安装与调试技能，以及与同组的组员的团结合作的精神。

2.课程设计要求利用89c51作为主控器组成一个四则运算的计算器。

三．总体设计1.基本工作原理本设计利用AT89C51单片机来控制液晶显示器和矩阵式键盘，实现了简易的计算器功能。

通过键盘输入需要计算的计算式子，该式子会显示在液晶的第一行，当键入等于号后，计算结果会显示在液晶的第二行。

本设计中液晶选用1602字符型液晶显示器，显示参与运算的数字以及最终的运算结果，键盘采用4*4矩阵式键盘。

2.系统组成单元中央处理单元CPU选用AT89C—51对整个系统进行控制：它将数据输出到显示屏，实现键入、输出的显示；根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现数据的计算；单片机的管脚如下所述：AT89C51的管脚分布如下：VCC：供电电压。

科学计算器设计报告(51单片机)

科学计算器设计报告(51单片机)

单片机课程设计报告（多功能计算器）班级：姓名：学号：指导老师：一、内容摘要利用89c51作为主控器设计一个四则运算的计算器。

首先通过在图书馆和网上查找有关设计计算器的资料，大概了解设计计算器需要哪几个模块，熟悉Keil 和Proteus 两个软件的用法，以及它们的联调，完成计算器的程序设计和仿真，然后就是进实验室进行计算器电路板的焊接，最后就是将程序下载到单片机芯片中，系统联调，直到得出结果。

二、设计内容及要求用单片机设计计算器，要求可以进行加、减、乘、除运算。

三、系统方案设计，画出系统框图四、画出完整的电路图，并说明电路的工作原理51系列单片机4*4键盘8位LED 显示6264 RAM 扩展复位电路晶振电路等系统原理框图电路图说明：（1）键盘的列扫描接单片机P2口的低4位，行扫描接单片机P1口的低4位；（2）数码管的段选通过单片机的P0口接74LS244来驱动，数码管的位选接单片机的P2口；（3）发光二极管电路用来说明电路是否上电；（4）晶振电路为单片机提供时钟频率；（5）复位电路为单片机提供复位信号。

计算器的功能实现：（1）此计算器适应于不大于八位整数的四则混合运算，若单个数大于八位或者结果大于八位（溢出）则显示“Chu cuo”。

（2）如果在还没有按数字之前按了一个符号键或者等号则显示“Chu cuo”。

（3）若接连按了几个运算符键，实际上进行的运算是最后一次按的运算键。

（4）可以显示负数、小数。

（5）此计算器不可实现连乘、连加、连减、连除。

四、软件仿真，根据系统硬件图编写系统程序并调试#include <reg52.h>#include <intrins.h>//循环左右移要用该头文件（-cror-（），-crol-（））#define uchar unsigned char#define ulong unsigned longuchar array[8]={0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10};uchar array1[8]={0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10};uchar a;ulong num1=0,num2=0;sbit P10=P1^0;sbit P11=P1^1;sbit P12=P1^2;sbit P13=P1^3;sbit F1=PSW^1;//定义一个标志位，F0在头文件里已定义void displayljy(void);//声明"显示"子函数void inkeylove(void);//声明"判断按下的是什么键"子函数void iskeyyou(void);//声明"判断是否有键按下"子函数void bian1(void);//声明"将uchar型变量转化为ulong型变量"子函数void bian2(void);//声明"将ulong型变量转化为uchar型变量"子函数void jia(void);//声明"加运算"子函数void jian(void);//声明"减运算"子函数void cheng(void);//声明"乘运算"子函数void chu(void);//声明"除运算"子函数void error(void);//声明"出错显示"子函数void main(){uchar r7=0x00,i;while(1){displayljy();inkeylove();if(a!=0xff)//如果有键输入，继续往下执行，否则从新开始{if(a==0x0f) //如果输入的是"清除"键，将显示器清屏，同时清存放运算符号的单元 {r7=0x00;for(i=0;i<8;i++){array[i]=0x10;array1[i]=0x10;}}else if(a==0x0e)//如果输入的是"="，继续往下执行，否则从新开始{if(r7==0x0d)//如果r7中存放的是"+"，则执行加运算{bian1();jia();bian2();}else if(r7==0x0c)//如果r7中存放的是"-"，则执行减运算{bian1();jian();}else if(r7==0x0b)//如果r7中存放的是"*"，则执行乘运算{bian1();cheng();bian2();}else if(r7==0x0a)//如果r7中存放的是"÷"，则执行除运算{bian1();chu();}elseerror();//如果r7没有存进运算符，则转出错处理}else{if(r7!=0x00)//如果已按过运算键，往下执行，否则转else{if(a>0x09&&a<0x0e)//如果还按下运算键，则后按的取代前面按的r7=a;else if(array1[0]==0x10)//判断是不是输入加数（减数...）的第一个数 {for(i=0;i<8;i++)//是的话，将被加数（被减数...）存入array1中 array1[i]=array[i];for(i=0;i<8;i++)array[i]=0x10;for(i=7;i>0;i--)//array中存入加数（减数...）array[i]=array[i-1];array[0]=a;}else //不是输入加数（减数...）的第一个数{if(array[7]!=0x10)//如果加数（减数...）已是八位整数，则转出错处理 error();else{for(i=7;i>0;i--)//否则将加数左移array[i]=array[i-1];array[0]=a;}}}else//之前还没有运算键按下{if(a>0x09)//有运算键按下{if(array[0]==0x10)//但是在运算键按下之前没有输入被加数，则转出错error();elser7=a;//否则将运算键输入r7中保存}else if(array[7]!=0x10)//如果被加数已是八位整数，则转出错error();else //否则将被加数左移{for(i=7;i>0;i--)array[i]=array[i-1];array[0]=a;}}}}}}void bian1(void)//"将uchar型变量转化为ulong型变量"子函数{uchar i;for(i=7;i>0;i--){if(array[i]==0x10)array[i]=0x00;if(array1[i]==0x10)array1[i]=0x00;}num1=(ulong)array1[7]*10000000;num1+=(ulong)array1[6]*1000000;num1+=(ulong)array1[5]*100000;num1+=(ulong)array1[4]*10000;num1+=(ulong)array1[3]*1000;num1+=(ulong)array1[2]*100;num1+=(ulong)array1[1]*10;num1+=(ulong)array1[0];num2=(ulong)array[7]*10000000;num2+=(ulong)array[6]*1000000;num2+=(ulong)array[5]*100000;num2+=(ulong)array[4]*10000;num2+=(ulong)array[3]*1000;num2+=(ulong)array[2]*100;num2+=(ulong)array[1]*10;num2+=(ulong)array[0];}void bian2(void)//声明"将ulong型变量转化为uchar型变量"子函数{uchar i=7,F0=1;if(num1>99999999)error();else{array[7]=(uchar)(num1/10000000);array[6]=(uchar)(num1%10000000/1000000);array[5]=(uchar)(num1%1000000/100000);array[4]=(uchar)(num1%100000/10000);array[3]=(uchar)(num1%10000/1000);array[2]=(uchar)(num1%1000/100);array[1]=(uchar)(num1%100/10);array[0]=(uchar)(num1%10); while(i>0&&F0){if(array[i]==0x00){array[i]=0x10;i--;}elseF0=0;}}}void jia(void)//"加运算"子函数{num1+=num2;}void jian(void)//"减运算"子函数{uchar i;if(num1>num2){num1-=num2;bian2();}else if(num1==num2){for(i=1;i<8;i++)array[i]=0x10;array[0]=0x00;}else{num1=num2-num1;bian2();if(array[7]!=0x10)error();elsearray[7]=0x11;}}void cheng(void)////声明"乘运算"子函数{num1*=num2;}void chu(void)//"除运算"子函数{uchar i,j=0x00,k;double num3;num3=(double)(num1)/(double)(num2); num1=(ulong)(num3);num3-=num1;if(num3==0||num1>9999999)bian2();else{bian2();while(array[7]==0x10){j++;for(i=7;i>0;i--)array[i]=array[i-1];array[0]=0x10;}array[j]+=0x12;k=j-1;while(k>0){num3*=10;num2=(ulong)(num3);num3-=num2;array[k]=(uchar)(num2);k--;}array[0]=(uchar)(num3*10);while(array[0]==0x00){for(i=0;i<7;i++)array[i]=array[i+1];array[7]=0x10;}}}void error(void)//"出错显示"子函数(出错显示"Chu cuo.") {array[7]=0x0c;array[6]=0x1d;array[5]=0x1f;array[4]=0x10;array[3]=0x10;array[2]=0x1c;array[1]=0x1f;array[0]=0x1e;}void displayljy(void)//"显示"子函数{uchar array3[32]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e, 0x79,0x71,0x00,0x40,0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef,0x58,0x74,0xdc,0x1c};uchar *p=array,count=0x80,i,time;F0=1;while(F0){i=*(p+7);P2=count;P0=array3[i];for(time=0xff;time>0x00;time--);p--;count=_cror_(count,1);if(count==0x80)F0=0;}}void iskeyyou(void)//"判断是否有键按下"子函数{P2=0x00;P1|=0x0f;a=P1;a|=0xf0;}void inkeylove(void)//"判断按下的是什么键"子函数{uchar b=0xfe,c=0x00,d;uchar array4[16]={0x07,0x08,0x04,0x05,0x01,0x02,0x0f,0x00, 0x09,0x0a,0x06,0x0b,0x03,0x0c,0x0e,0x0d}; F1=0;iskeyyou();if(a!=0xff){displayljy();displayljy();iskeyyou();if(a!=0xff){F0=1;while(F0){P2=b;P1|=0x0f;if(P10==0){a=0x00;F1=1;}else if(P11==0){a=0x02;F1=1;}else if(P12==0){a=0x04;F1=1;}else if(P13==0){a=0x06;F1=1;}else{a=c;a%=4;if(a==0x01){a=0x07;c+=a;}elsec++;b=_crol_(b,1);if(b&0x10==0){F0=0;a=0xff;}}while(F1){a+=c;a=array4[a];d=a;while(a!=0xff){displayljy();iskeyyou();}a=d;F1=0;F0=0;}}}}}五、系统联调在我将计算器的电路板焊接好以后，我将程序下载到单片机芯片上面，再接上电源测试发现键盘上面只有几个按键有显示，开始我就怀疑是自己的焊接键盘的线时，出现了虚焊或者是焊错了的错误，我就写了一个程序让数码管上面显示“4321”这四个数字，下载进去后，发现没有错误，这就证明我的数码管那一块没有出现错误，由此推论，最有可能出现错误的就是键盘，由于自己当时并不清楚键盘的行列线，所以没有自己测量了，我去问老师，老师就说“实验室的键盘可能也有点问题”，于是他就给我们拿了几个他自己借来的键盘，然后手把手的教我们怎么测试行列线，我也很快就测出了其对应的行列线，但是一接上电源测试，还是有一行不能显示，最后在老师的提点下，是发现P1.0口始终接了高电平，从而导致无法显示，在老师的帮助下，最终我做出了结果。