單片機簡易計算器課程設計報告

1、中南林業(yè)科技大學課程設計報告 設計名稱： 單片機計算器課程設計 姓 名： 汪琦 學 號： 20082124 專業(yè)班級： 電子信息工程一班 院（系）： 計算機與信息工程學院 設計時間： 2010年12月28日星期二 設計地點： 中南林業(yè)科技大學電子信息樓 指導教師評語： 成績：簽名： 年 月 日目錄一、 題目二、 任務與要求（老師完成）三、 課程設計摘要及整體方框圖1.總體設計思路簡述··················

2、;··································2.硬件設計簡述··············

3、83;·········································3.軟件設計簡述·······&

4、#183;················································4.程序主流程

5、圖··················································

6、;······四、 課程設計原理分析及相關知識概述五、 結論六、 體會與收獲附件：1、 源程序代碼（根據(jù)需要選擇）2、整體電路原理圖（根據(jù)需要選擇）2、 元件表（根據(jù)需要選擇）3、 PCB板制作（根據(jù)需要選擇）4、焊接與調試（根據(jù)需要選擇）一、題目利用單片機芯片STC12C54、四位八段共陰數(shù)碼管，已制作好的電路板等器件設計制作一個計算器，用LED顯示計算數(shù)值及結果。二、任務與要求要求計算器能實現(xiàn)加減乘除四種運算，具體如下：1. 加法：四位整數(shù)加法，計算結果若超過四位則顯示計算錯誤2. 減法：四位整數(shù)減法，計算結果若小于零則顯示計算錯

7、誤3. 乘法：多位整數(shù)乘法，計算結果若超過四位則顯示計算錯誤4. 除法：整數(shù)除法5. 有清除功能三、課程設計簡述及整體方框圖1.總體設計思路簡述按照系統(tǒng)設計的功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由主控模塊、顯示模塊、鍵掃描接口電路共三個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1.1所示。主控芯片使用STC12C54單片機，比 80C51速度更快，功能更強，由先進工藝制造，并帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位COMS微處理芯片，市場應用最多。鍵盤電路采用4*4矩陣鍵盤電路。顯示模塊采用4枚共陽極數(shù)碼管和74ls273鎖存芯片構成等器件構成。2硬件設計簡述 單片機最小系統(tǒng)就是支持主芯片正

8、常工作的最小電路部分，包括主控芯片、復位電路和晶振電路。主控芯片選取STC12C5410AD芯片，因其具有良好的性能及穩(wěn)定性，價格便宜應用方便。晶振選取11.0592MHz，晶振旁電容選取22pF。采用按鍵復位電路，電阻分別選取560和10K，電容選取10F。鍵盤接口電路 計算器所需按鍵有： 數(shù)字鍵：1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 功能鍵：+, - , *, / , = , C( 清零)共計16個按鍵，采用4*4矩陣鍵盤，鍵盤的行和列之間都有公共端相連，四行和四列的8個公共端分別接P1.0P1.7，這樣掃描P1口就可以完成對矩陣鍵盤的掃描，通過對16個按鍵進行編碼，從而得到鍵盤的口地址

9、，對比P1口的掃描結果和各按鍵的地址，我們就可以得到是哪個鍵按下，從而完成鍵盤掃描的功能。數(shù)碼管顯示電路 采用4位數(shù)碼管對計算數(shù)據(jù)和結果的顯示，這里選取共陽數(shù)碼管，利用NPN三極管對數(shù)碼管進行驅動，為了節(jié)省I/O資源，采取動態(tài)顯示的方法來顯示計算數(shù)據(jù)及結果，動態(tài)掃描。 為了實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)顯示，P2口輸出顯示值，通過P2口的二進制代碼送到數(shù)碼管進行顯示。P3.2P3.5用來作為位選端，控制哪幾位數(shù)碼管進行顯示。比如當P3.2為高電平時，其他位全給0，具體的在軟件中會有說明。此時就將掃描的數(shù)據(jù)送給指定數(shù)碼管顯示。3.軟件設計簡述鍵盤掃描子程序設計 要進行數(shù)據(jù)的計算就必須先進行數(shù)據(jù)的輸入，也就必須

10、確定按鍵輸入的數(shù)值是什么，這就需要對鍵盤進行掃描，從而確定究竟是哪個鍵按下。對于鍵盤的掃描，這里采用行列掃描的方法來完成對鍵盤的掃描。原理就是先確定按鍵在哪一行，接著再確定是哪一列，這樣就可以知道是哪個按鍵被按下了。我是將P1口作為按鍵掃描口的，比如開始先給P1口設置為0xf0，即P1.0P1.7為11110000，將它定義為e，再給P1口設置為0x0f，即P1.0P1.7為00001111，將它定義為f，并且定義temp=e|f，好了，接下來若按下的是按鍵sw1，則P1口變?yōu)?1100000，e就是0xe0，并在非常短的時間P1口變?yōu)?0001110，則f就是0x0e，那么temp就為0xe

11、e，同理，每個按鍵都會有一個對應的十六進制值，我把它們列出來進行一一對應就行了，下面是掃描按鍵圖。 以下為鍵盤掃描子程序的程序清單。uint kescan() uint ; P1=0xf0;e=P1; P1=0x0f;f=P1;temp=e|f;while(P1!=0x0f); if(temp=0xb7)=0;if(temp=0x7e)=1; if(temp=0xbe)=2; if(temp=0xde)=3; if(temp=0x7d)=4;if(temp=0xbd)=5;if(temp=0xdd)=6;if(temp=0x7b)=7;if(temp=0xbb)=8;if(temp=0xdb)

12、=9;if(temp=0x77)=10;if(temp=0xd7)=11;if(temp=0xe7)=12;if(temp=0xeb)=13;if(temp=0xed)=14;if(temp=0xee)=15;return();數(shù)碼管顯示電路采用4位數(shù)碼管對計算數(shù)據(jù)和結果的顯示，這里選取共陰極數(shù)碼管，利用NPN三極管對數(shù)碼管進行驅動，利用來實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)顯示，P2口輸出顯示值，P2口為段選，P3.2P3.5用來作為位選端，控制哪幾位數(shù)碼管進行顯示。下面根據(jù)程序來闡述。n是一個運算中產生的值，若它大于10000，執(zhí)行第一個if語句，如果則顯示FFFF，若在10000以，則將n分別除以1000、

13、100、10和對10取余，得到我們想要的四個數(shù)，送顯示子程序顯示。其余減、乘、除的計算方法與加法的計算方法一樣，這里不再累述。 void dis(uint n) if(n/10000) for(i=0;i<4;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODE15&&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODE15; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00; else if(n/1000) for(i=0;i<4;i+) if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_COD

14、En%10;P3=bit3-i;n=n/10;delay(4);P3=0x00; elseif(n/100)for(i=0;i<3;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;elseif(n/10)for(i=0;i<2;i+)if(fu=1)P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;els

15、eif(n%10)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn; P3=0x20; delay(4);運算子程序設計顯示加減乘除四個運算符void calculate(uint z) if(z=10)P2=0x76; /加法顯示H,并且點亮最高位的數(shù)碼管P3=0x20; if(z=11) P2=0x40; /減法顯示-， 并且點亮最高位的數(shù)碼管 P3=0x20; if(z=12) P2=0x80; /乘法顯示.， 并且點亮最高位的數(shù)碼管 P3=0x20; if(z=13) P2=0x49; /除法顯示 并且點亮最高位的數(shù) P3=0x

16、20; 碼管 除法子程序設計除法的運算，可以顯示小數(shù)點void div(void)d=b/c; if(d/1000) for(i=0;i<4;i+) P2=DSY_CODEd%10;P3=bit3-i;d=d/10;delay(4);P3=0x00; elseif(d/100) d=10*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=1) P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=1) P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d/10)d=100*b/c;for(i=0;i&

17、lt;4;i+)if(i=2)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=2)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d%10) d=1000*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; elsed=(1000*b)/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODE0&a

18、mp;0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;主程序見附錄1 4.程序主框圖 主程序流程四、課程設計原理分析及相關知識概述 本次課程設計用的STC12C54具有速度快、功耗低、抗干擾強的特點，有多種I/O端口模式，它默認為準雙向口/弱上拉，最大灌電流為20mA，拉電流為230uA，所以在三極管和芯片管腳間要接15k的電阻，(5v-1.8v)/300歐=10mA，八個led就為80 mA，超過50 mA的總電流，所以電阻選用511歐。若改為強推挽輸出模式，則根據(jù)拉電流最大為20mA可計算出，電阻選為1

19、k五、結論完成硬件和軟件的設計和制作后，進行系統(tǒng)的調試，并處理不斷出現(xiàn)的問題。對于計算器的性能，主要的衡量指標就在于計算的精度，本次制作的計算器性能情況如下：加法運算：四位整數(shù)加法運算，和值不超過9999，若超過上限，則顯示錯誤提示FFFF。減法運算：四位正整數(shù)減法運算，若結果為負，對其取絕對值。乘法運算：積不超過9999的整數(shù)乘法運算，若超出上限，顯示錯誤提示FFFF。除法運算：整數(shù)除法，既計算結果為可顯示小數(shù)。六、體會與收獲通過這次課程設計，最大的一點體會是單片機學的不夠扎實，不會的很多啊，當然這次的課程設計做計算器程序用的是c語言，不是課上初學的匯編，所以很難適應，盡管大家都知道匯編編這

20、個程序也很困難，但還是互相學習，到處找資料看，問同學，所以我的軟件主程序才能編譯成功，系統(tǒng)才能調試出結果。很感那些熱心教導我的同學和指導我的老師。首先在硬件電路的制作中，也就是焊板子，由于我的粗心，我芯片插槽的一個管腳沒焊進去，別的都好了，就這個腳沒有用了，后來在老師的幫助下，我將插槽里德那個管腳拔出來，換了個腳在插進去，然后用萬用表測試后證明是有效的，心里還是很高興的。整個硬件電路還是做得令自己比較滿意的。在軟件方面，感覺困難更多一些，一開始真的很著急，毫無頭緒啊，一時間，百度，論壇，貼吧逛了個遍，找了很多資料，也參考了同學的程序，其中每一個子程序模塊都認真去讀，去分析，化為己用，最重要的按

21、鍵掃描和顯示程序，還有包括加減乘除的運算程序，還了解了c語言在單片機編程中的一些特點，包括函數(shù)的聲明和調用等等。而且在用uvison編譯的時候出了很多問題，其中一個就是關于頭文件的，要加上“#include <STC12C5410AD.H>”，不僅如此，還要將有關STC12C5410AD的文件覆蓋在uvison安裝路徑下，這樣頭文件才有效啊，所以，一開始找不出問題所在，極其郁悶。但是總的來說，軟件設計能夠把結果調出來還是很激動的，盡管還有很多未知的問題沒有出現(xiàn)。附錄1 程序源代碼#include <STC12C5410AD.H>#include <intrins.

22、h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar e,f,temp,fu=0;uint a=50,flag=0,key,dyh,bru,cru,i,fuhao=0;long c=0,d=0,b=0;uint code bit=0x04,0x08,0x10,0x20;uint code DSY_CODE=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e; void delay(uint x) uchar t;wh

23、ile(x-) for(t=120;t>0;t-); uint kescan() uint ; P1=0xf0;e=P1; P1=0x0f;f=P1;temp=e|f;while(P1!=0x0f); if(temp=0xb7)=0;if(temp=0x7e)=1; if(temp=0xbe)=2; if(temp=0xde)=3; if(temp=0x7d)=4;if(temp=0xbd)=5;if(temp=0xdd)=6;if(temp=0x7b)=7;if(temp=0xbb)=8;if(temp=0xdb)=9;if(temp=0x77)=10;if(temp=0xd7)=11

24、;if(temp=0xe7)=12;if(temp=0xeb)=13;if(temp=0xed)=14;if(temp=0xee)=15;return(); void dis(uint n) if(n/10000) for(i=0;i<4;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODE15&&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODE15; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00; else if(n/1000) for(i=0;i<4;i+) if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(

25、fu=0)P2=DSY_CODEn%10;P3=bit3-i;n=n/10;delay(4);P3=0x00; elseif(n/100)for(i=0;i<3;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;elseif(n/10)for(i=0;i<2;i+)if(fu=1)P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(

26、4); P3=0x00;elseif(n%10)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn; P3=0x20; delay(4);void caculate(uint z) if(z=10)P2=0x76;P3=0x20; if(z=11) P2=0x40; P3=0x20; if(z=12) P2=0x80; P3=0x20; if(z=13) P2=0x49;P3=0x20; void div(void)d=b/c; if(d/1000) for(i=0;i<4;i+) P2=DSY_CODEd%10;P3=bit3-i

27、;d=d/10;delay(4);P3=0x00; elseif(d/100) d=10*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=1) P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=1) P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d/10)d=100*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=2)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=2)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00

28、;elseif(d%10) d=1000*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; elsed=(1000*b)/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODE0&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; void main() P3M1=0xff;P2M1=0xff; P2M0=0x00;P3M0=0x00;P1M0=0x00;P1M1=0x00; flag=0;cru=0;bru=0;dyh=0;while(1) P1=0xf0;if(P1!=0xf0) delay(30);if(P1!=0xf0)a=kescan(); if(a&g