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51单片机计算器的设计(开题报告实物论文)
目 录
1.课程设计的目的………………………………………………3
2.课程设计题目描述和要求……………………………………3
3.单片机发展简史………………………………………………4
4.MCS-51单片机系统简介………………………………………6
5.MCS-51单片机内部定时器/计数器简介……………………7
6.理论设计………………………………………………………8
7.主要电路分析…………………………………………………8
8.硬件设计………………………………………………………10
9.软件设计………………………………………………………11
10.程序代码……………………………………………………12
11.设计总结……………………………………………………18
12.参考文献……………………………………………………20
随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。
计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算器，基于这样的理念，本次设计是用单片机来设计的四位数计算器。该设计系统是以AT89S51为单片机， P3口作为输入端，外接4X4的键盘，通过键盘扫描来对输入数的控制，在P1口，P2口接了驱动电路。用来保证LED的工作正常。计算器将完成的功能有加，减，乘，除等功能。
功能：
完成0~9999整数的一次加/减/乘/除运算，
减法运算结果可以实现计算结果的负数显示，
除法运算结果为0~999并保留两位小数，
按键音，
设有清零键，
首位零不显示，
其它的显示"E"
按键排布为：
清零／确认／除／乘
减/加／9／8
7／6／5／4
3／2／1／0
1、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。
2、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。
3、Altium Designer画的PCB图
4、程序源代码
#include reg51.h#include intrins.h
#include ctype.h
#include stdlib.h
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar operand1[9], operand2[9];
uchar operator;
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};
uchar dbuf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10};
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x0;x--)
for(y=110;y0;y--);
}
uchar keyscan()
{
uchar skey;
P1 = 0xfe;
while((P1 0xf0) != 0xf0)
{
delay(3);
while((P1 0xf0) != 0xf0)
{
switch(P1)
{
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)
;
}
}
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)
;
}
}
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)
;
}
}
P1 = 0xf7;
while((P1 0xf0) != 0xf0)
{
delay(3);
while((P1 0xf0) != 0xf0)
{
switch(P1)
{
case 0xe7: skey = '$'; break;
case 0xd7: skey = '0'; break;
case 0xb7: skey = '='; break;
case 0x77: skey = '+'; break;
default: skey = '#';
}
while((P1 0xf0) != 0xf0)
;
}
}
return skey;
}
void main()
{
uint value1, value2, value;
uchar ckey, cut1 = 0, cut2 = 0;
uchar operator;
uchar i, bool = 0;
init:
buf(0);
disp();
value = 0;
cut1 = cut2 = 0;
bool = 0;
for(i = 0;i 9;i++)
{
operand1[i] = '\0';
operand2[i] = '\0';
}
while(1)
{
ckey = keyscan();
if(ckey != '#')
{
if(isdigit(ckey))
{
switch(bool)
{
case 0:
operand1[cut1] = ckey;
operand1[cut1+1] = '\0';
value1 = atoi(operand1);
cut1++;
buf(value1);
disp();
break;
case 1:
operand2[cut2] = ckey;
operand2[cut2+1] = '\0';
value2 = atoi(operand2);
cut2++;
buf(value2);
disp();
break;
default: break;
}
}
else if(ckey=='+'||ckey=='-'||ckey=='*'||ckey=='/')
{
bool = 1;
operator = ckey;
buf(0);
dbuf[7] = 10;
disp();
}
else if(ckey == '=')
{
value = compute(value1,value2,operator);
buf(value);
disp();
while(1)
{
ckey = keyscan();
if(ckey == '$')
goto init;
else
{
buf(value);
disp();
}
}
}
else if(ckey == '$')
{ goto init;}
}
disp();
}
}
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;
}
void buf(uint val)
{
uchar i;
if(val == 0)
{
dbuf[7] = 0;
i = 6;
}
else
for(i = 7; val 0; i--)
{
dbuf[i] = val % 10;
val /= 10;
}
for( ; i 0; i--)
dbuf[i] = 10;
}
void disp(void)
{
uchar bsel, n;
bsel=0x01;
for(n=0;n8;n++)
{
P2=bsel;
P0=table[dbuf[n]];
bsel=_crol_(bsel,1);
delay(3);
P0=0xff;
}
}
扩展资料：
PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手
PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台
随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。
使用Proteus 软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；
在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 Proteus 开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。
实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus 有较高的推广利用价值。
参考资料来源：百度百科-protues
您好，这样的：
纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，；1）低功耗CMOS化；MCS-51系列的8051推出时的功耗达630m；2）微型单片化；现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、；此外，现在的产品普遍要求体积
照程序设计的各部分实现的功能不同，将整个软件系统分成了三个块，并对每一个功能块所采用的元器件进行了详细介绍。此外还编写了主要功能模块的基本程序，详尽阐述了各模块的工作过程。还有总流程图，源代码，硬器件铺线图。
//功能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - × ÷ = 清零 表3-1 3.2 计算器的软件设计
#includereg51.h //头文件
#define uint unsigned int //
#define uchar unsigned char
sbit lcden=P2^3; //定义引脚
sbit rs=P2^4;
sbit rw=P2^0;
sbit busy=P0^7;
char i,j,temp,num,num_1;
long a,b,c; //a,第一个数 b,第二个数 c,得数
float a_c,b_c;
uchar flag,fuhao;//flag表示是否有符号键按下，fuhao表征按下的是哪个符号
uchar code table[]={ 7,8,9,0, 4,5,6,0, 1,2,3,0, 0,0,0,0};
uchar code table1[]={
7,8,9,0x2f-0x30,
4,5,6,0x2a-0x30,
1,2,3,0x2d-0x30,
0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0x2b-0x30};
void delay(uchar z) // 延迟函数
{
uchar y;
for(z;z0;z--)
for(y=0;y110;y++);
} void check() // 判断忙或空闲
{
do{
P0=0xFF;
rs=0; //指令
rw=1; //读
lcden=0; //禁止读写
delay(1); //等待，液晶显示器处理数据
lcden=1; //允许读写
}while(busy==1); //判断是否为空闲，1为忙，0为空闲
}
void write_com(uchar com) // 写指令函数
{
P0=com; //com指令付给P0口
rs=0;
rw=0;
lcden=0;
check();
lcden=1;
}
void write_date(uchar date) // 写数据函数
{
P0=date;
rs=1;
rw=0;
lcden=0;
check();
lcden=1;
}
void init() //初始化
{
num=-1;
lcden=1; //使能信号为高电平
write_com(0x38); //8位，2行
write_com(0x0c); //显示开，光标关，不闪烁*/
write_com(0x06); //增量方式不移位 显竟獗暌贫 柚?
write_com(0x80); //检测忙信号
write_com(0x01); //显示开，光标关，不闪烁
num_1=0;
i=0;
j=0;
a=0; //第一个参与运算的数
b=0; //第二个参与运算的数
c=0;
flag=0; //flag表示是否有符号键按下，
fuhao=0; // fuhao表征按下的是哪个符号
}
void keyscan() // 键盘扫描程序
{
P3=0xfe;
if(P3!=0xfe)
{
delay(20); //延迟20ms
if(P3!=0xfe)
{
temp=P30xf0;
switch(temp)
{
case 0xe0:num=0;
break;
case 0xd0:num=1;
break;
case 0xb0:num=2;
break;
case 0x70:num=3;
break;
}
}
while(P3!=0xfe);
if(num==0||num==1||num==2)//如果按下的是'7','8'或'9
{
if(j!=0)
{
write_com(0x01);
j=0;
}
if(flag==0)//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
else//如果按下的是'/'
{
flag=1;
fuhao=4;//4表示除号已按
}
i=table1[num];
write_date(0x30+i);
}
P3=0xfd;
if(P3!=0xfd)
{
delay(5);
if(P3!=0xfd)
{
temp=P30xf0;
switch(temp)
{
case 0xe0:num=4;
break;
case 0xd0:num=5;
break;
case 0xb0:num=6;
break;
case 0x70:num=7;
break;
}
}
while(P3!=0xfd);
if(num==4||num==5||num==6num!=7)//如果按下的是'4','5'或'6'
{
if(j!=0)
{
write_com(0x01);
j=0;
}
if(flag==0)//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
else//如果按下的是'/'
{
flag=1;
fuhao=3;//3表示乘号已按
}
i=table1[num];
write_date(0x30+i);
}
P3=0xfb; if(P3!=0xfb)
{
delay(5);
if(P3!=0xfb)
{
temp=P30xf0;
switch(temp)
{
case 0xe0:num=8;
break;
case 0xd0:num=9;
break;
case 0xb0:num=10;
break;
case 0x70:num=11;
break;
}
}
while(P3!=0xfb);
if(num==8||num==9||num==10)//如果按下的是'1','2'或'3'
{
if(j!=0)
{
write_com(0x01);
j=0;
}
if(flag==0)//没有按过符号键
{
a=a*10+table[num];
}
else//如果按过符号键
{
b=b*10+table[num];
}
}
else if(num==11)//如果按下的是'-'
{
flag=1;
fuhao=2;//2表示减号已按
}
i=table1[num];
write_date(0x30+i);
}
P3=0xf7;
if(P3!=0xf7)
{
delay(5);
if(P3!=0xf7)
{
temp=P30xf0;
switch(temp)
{
case 0xe0:num=12;
break;
case 0xd0:num=13;
break;
case 0xb0:num=14;
break;
case 0x70:num=15;
break;
}
}
while(P3!=0xf7);
switch(num)
{
case 12:{write_com(0x01);a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;}//按下的是"清零"
break;
case 13:{ //按下的是"0"
if(flag==0) //没有按过符号键
{
a=a*10;
write_date(0x30);
P1=0;
}
else if(flag==1)//如果按过符号键
{
b=b*10;
write_date(0x30);
}
}
break;
case 14:{j=1;
if(fuhao==1){write_com(0x80+0x4f);//按下等于键，光标前进至第二行最后一个显示处
write_com(0x04); //设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退一格
c=a+b;
while(c!=0)
{
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
}
write_date(0x3d); //再写"="
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
else if(fuhao==2){write_com(0x80+0x4f); //光标前进至第二行最后一个显示处
write_com(0x04); //设置从后住前写数据，每写完一个数据，光标后退一格
//(这个照理说顺序不对，可显示和上段一样)
if(a-b0)
c=a-b;
else
c=b-a;
while(c!=0)
{
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
}
if(a-b0)
write_date(0x2d);
write_date(0x3d); //再写"="
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
else if(fuhao==3){write_com(0x80+0x4f);
write_com(0x04);
c=a*b;
while(c!=0)
{
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
}
write_date(0x3d);
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
else if(fuhao==4){write_com(0x80+0x4f);
write_com(0x04);
i=0;
c=(long)(((float)a/b)*1000);
while(c!=0)
{
write_date(0x30+c%10);
c=c/10;
i++;
if(i==3)
write_date(0x2e);
}
if(a/b=0)
write_date(0x30);
write_date(0x3d);
a=0;b=0;flag=0;fuhao=0;
}
}
break;
case 15:{write_date(0x30+table1[num]);flag=1;fuhao=1;}
break;
}
}
}
main()
{
init();
while(1)
{
keyscan();
}
}
