单片机计算器课程设计报告.doc

单片机课程设计

课题名称：单片机简易计算器课程设计
姓名：XXXX 学号：XXXXXX
年级专业班级： XXXXXXX
学院： XXXX
设计时间： XXXXXXX
设计地点： XXXXXX

指导老师：姜晟

目录
一、单片机课程设计实习目的 1
1、增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解； 1
2、掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、存贮器、I/O口等； 1
3、了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程及实现方法。 1
二、实习课题任务 1
1、课题：简易计算器的设计 1
2、设计基本要求： 1
利用单片机试验箱的键盘模块以及显示模块实现百位以内加减乘除。 1
任选一种显示方式：即中文液晶显示屏、LED数码管可任选一种。 1
3、功能实现： 1
4、设计任务 1
5、设计思路 2
三、系统分析 4
四、硬件系统设计 4
1、键盘接口电路 4
2、数码管显示电路 5
五、软件系统设计 6
六、调试结果 6
1）10以内计算器 6
2）100以内计算器 6
七、结论 7
八、体会与收获 8
九、附件（程序）： 8
1、程序一：只能进行两位数与两位数格式的四则运算 8
2、程序二：能进行百位以内的四则运算，但一位与两位数运算结果调试不对 18

一、单片机课程设计实习目的
1、增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解；
2、掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、存贮器、I/O口等；
3、了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程及实现方法。

二、实习课题任务
1、课题：简易计算器的设计
2、设计基本要求：
利用单片机试验箱的键盘模块以及显示模块实现百位以内加减乘除。
任选一种显示方式：即中文液晶显示屏、LED数码管可任选一种。
3、功能实现：
计算器将完成的功能有两位数以内加、减、乘、除功能，并通过LED数 码管显示输入值及结果。
4、设计任务
1.   扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零
2 .    使用五位数码管接口电路
3.    完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）；
4.    实现低于三位小于255数字的连续运算；
5.    使用keil C软件编写程序；
6.    最后用ptoteus仿真;
7.    具有较强的抗干扰能力；
8.    体积小、功耗低，便于嵌入其他系统。 2 / 29

5、设计思路
1)、了解键盘、显示电路的编程方法
2)、了解键盘电路工作原理及编程方法
3)、调试键盘扫描显示程序，进一步熟悉键盘工作原理
利用EL-8051-III型单片机实验箱上提供的8279，键盘电路，数码显示电路，组成一个键盘分析电路，编写程序，要求在键盘上按动一个键，就将8279对此键扫描的扫描码显示在数码管上。
4)、设计总体流程图，分模块编写程序
开始

输入六个数字或符号

R1*10+R2=R2

R4*10+R5=R4

R2+R4

R3是加号？

N

R2-R4

R3是减号？

N

R2*R4

R3是乘号？

R2/R4
N

显示结果

结束

5）键盘扫描流程图：

开始
初始化地址参数
输出列扫描信号
列扫描信号移位
读入行信号
该列有键输入?
四列扫描完?
返回
按照行列计算键值
查表得键码
等待按键释放
返回
否
是
是
否

三、系统分析
按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、显示模块、键扫描接口电路共三个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示。主控芯片使用89S51/52单片机，比 80C51速度更快，功能更强，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。
键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。
显示模块采用4枚共阳极数码管和74ls273锁存芯片构成等器件构成。
四、硬件系统设计
单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。
主控芯片选取74LS164芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。
晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取22pF。
采用按键复位电路，电阻分别选取560Ω和10K，电容选取10μF。

1、键盘接口电路
计算器所需按键有：
数字键：“0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”

功能键：“A（+）”“B(—)”“C(*)”“D(/)”“E(=)”
键盘共计15个按键，其中15个按键采用到，采用4*4矩阵键盘，键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P1.0~P1.7，这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P1口的扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘扫描的功能。

2、数码管显示电路
采用6位数码管对计算数据和结果的显示，这里选取共阳数码管，利用NPN三极管对数码管进行驱动，为了节省I/O资源，采取动态显示的方法来显示计算数据及结果，动态扫描。
为了实现数码管的动态显示，P2口输出显示值，通过P2口的二进制代码送到数码管进行显示。
P3.0~P3.5用来作为位选端，控制哪几位数码管进行显示。比如当P3.2为高电平时，其他位全给0，具体的在软件中会有说明。此时就将扫描的数据送给指定数码管显示。

五、软件系统设计
1、判断第三输入（R3）的运算符号。
2、计算R1*10+R2，并储存在R2中。
3、计算R4*10+R5，并存储在R4中。
4、根据R3的运算符号，计算R2与R4之间的加、减、乘或 除运算。
5、运算结果通过数码管前三位显示出来。
（具体程序于附件中）

六、调试结果
1）10以内计算器
加法：实现10以内任意两数相加，例如02+03=5，结果显示在显示器后三位。
减法：实现10以内任意两数相减，如：06-03=3，结果显示在显示器后三位。
乘法：实现10以内任意两数相乘，例如：03*05=15，结果显示在显示器后三位。
除法：实现10以内任意两数相除，例如：06/02=3，结果显示在显示器后三位。
2）100以内计算器
加法：实现100以内任意两数相加，如：11+34=45，结果显示在显示器后三位。
减法：实现100以内任意两数相减，如：50-25=25，结果显示在显示器后三位。
乘法：实现100以内任意两数相乘，如：20*10=200，结果显示在显示器后三位。（结果小于256）。
除法：实现100以内任意两数相除，如：50/25=2，结果显示在显示器后三位。

七、结论
完成硬件和软件的设计和制作后，进行系统的调试，并处理不断出现的问题。
对于计算器的性能，主要的衡量指标就在于计算的精度，本次制作的计算器性能情况如下：
1）10以内计数器
可以实现10以内任意两个数的加法、减法、乘法、除法运算。
2）100以内计数器
可以实现100以内任意两个数的加法、减法、乘法、除法运算
八、体会与收获
通过这次课程设计，我们最大的一点体会是单片机学的不够扎实，不会的很多，当然这次的课程设计做计算器程序用的是汇编语言，不是上学期学过的c语言，所以很难适应。一开始真的很着急，毫无头绪，后来找了很多资料，也参考了同学的程序，其中每一个子程序模块都认真去读，去分析，化为己用，最重要的按键扫描和显示程序，还有包括加减乘除的运算程序。尽管大家都知道汇编编这个程序也很困难，但还是互相学习，到处找资料看，问同学，所以我们组的软件主程序才能编译成功，系统才能调试出结果。很感谢那些热心教导我们的同学和指导我们的老师。老师的专心教导，是我们值得一生典藏的记忆。
这次课程设计让我们互相分工、协调工作的能力得到了提高，更加重要的是我们增进了对单片机的了解，也更深入地运用了汇编语言，学到了很多课本上学不到的知识，大大提高了使用单片机的能力!
九、附件（程序）：
总共按两种思路编写了两种程序，尽管最终都没达到较好的要求，但总的来说，通过编程，的确学到了很多知识，熟悉了汇编语言，从一开始不知如何下手，到逐渐领会到编写要领
1、程序一：只能进行两位数与两位数格式的四则运算
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: MOV DPTR,#00CFE9H ;8279命令字
MOV A,#0D1H ;清显示
MOVX @DPTR,A
LOOP1: MOVX A,@DPTR
ANL A,#0FH
JZ LOOP1 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R1,A ;保存键值 加个F
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#80H ;选中LED1
MOVX @DPTR,A
MOV A,R1
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP2: MOVX A,@DPTR ;输入显示符号
ANL A,#0FH
JZ LOOP2 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R2,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#81H ;选中LED2
MOVX @DPTR,A
MOV A,R2
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP3: MOVX A,@DPTR ;第二个数
ANL A,#0FH
JZ LOOP3 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R3,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#82H ;选中LED3
MOVX @DPTR,A
MOV A,R3
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP4: MOVX A,@DPTR ;====
ANL A,#0FH
JZ LOOP4 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R4,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#83H ;选中LED4
MOVX @DPTR,A
MOV A,R4
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP5: MOVX A,@DPTR ;第二个数
ANL A,#0FH
JZ LOOP5 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R5,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#84H ;选中LED5
MOVX @DPTR,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP6: MOVX A,@DPTR ;====
ANL A,#0FH
JZ LOOP6 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R6,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#85H ;选中LED6
MOVX @DPTR,A
MOV A,R6
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,R1
ANL A,#0FH
MOV R1,A
MOV A,R2
ANL A,#0FH
MOV R2,A
MOV A,R4
ANL A,#0FH
MOV R4,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH
MOV R5,A
MOV B,#0AH
MOV A,R1
MUL AB
ADD A,R2
MOV R7,A ;把12放到R7
MOV B,#0AH
MOV A,R4
MUL AB
ADD A,R5
MOV R1,A ;把45放到R1
CJNE R3,#0CAH,JIAN1
MOV A,R7
ADDC A,R1
LJMP XIANSHI
JIAN1: CJNE R3,#0CBH,CHENG1
MOV A,R7
SUBB A,R1
LJMP XIANSHI
CHENG1:CJNE R3,#0CCH,CHU1
MOV A,R7
MOV B,R1
MUL AB
LJMP XIANSHI
CHU1: MOV A,R7
MOV B,R1
DIV AB
LJMP XIANSHI

XIANSHI: ;MOV R1,A
;MOV DPTR,#00CFE9H ;8279命令字
;MOV A,#0D1H ;清显示
;MOVX @DPTR,A
;MOV A,R1

MOV R0,A ;把结果赋给R0
SUBB A,#64H ;判断要显示数的个数
JC XTWO ;判断是否小于100
MOV A,R0
MOV B,#64H ;百位数
DIV AB
MOV R4,A ;百位数R4
MOV A,B
MOV B,#0AH
DIV AB ;十位数
MOV R5,A ;十位数放 R5
MOV R6,B ;个位数放 R6

XTHREE: MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令 显示百位
MOV A,#83H ;选中LED4
MOVX @DPTR,A
MOV A,R4
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令 显示十位
MOV A,#84H ;选中LED5
MOVX @DPTR,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令 显示个位
MOV A,#86H ;选中LED6
MOVX @DPTR,A
MOV A,R6
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV R7,#00H
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#80H ;选中LED1
MOVX @DPTR,A
MOV A,R7
ANL A,#0FH
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LJMP LOOP1
XTWO : MOV A,R0
CLR C ;上面借位清0
SUBB A,#0AH
JC XONE
MOV A,R0
MOV B,#0AH
DIV AB
MOV R4,A ;SHI WEI GEI R4
MOV R5,B ;GE WEI GEI R5
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令 显示十位
MOV A,#84H ;选中LED5
MOVX @DPTR,A
MOV A,R4
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令;
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令 显示个位ie
MOV A,#85H ;选中LED6
MOVX @DPTR,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令;
LJMP LOOP1
XONE : MOV A,R0
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#85H ;选中LED6
MOVX @DPTR,A
MOV A,R0
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令;
LJMP LOOP1
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ;段显码表
db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h
END
2、程序二：能进行百位以内的四则运算，但一位与两位数运算结果调试不对
NAME T11 ;8279键盘实验二
;将键盘的KA10～KA12接8259的KA0～KA2；RL10～RL17接8255A的RL0～RL7
; T11 8279键盘显示接口实验二
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: MOV R7,#10
MOV DPTR,#00CFE9H ;8279命令字
MOV A,#0D1H ;清显示
MOVX @DPTR,A
LOOP1: MOVX A,@DPTR
ANL A,#0FH
JZ LOOP1 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R1,A ;保存键值 加个F
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#80H ;选中LED1
MOVX @DPTR,A
MOV A,R1
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP2: MOVX A,@DPTR ;输入显示符号
ANL A,#0FH
JZ LOOP2 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R2,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#81H ;选中LED2
MOVX @DPTR,A
MOV A,R2
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP3: MOVX A,@DPTR ;第二个数
ANL A,#0FH
JZ LOOP3 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R3,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#82H ;选中LED3
MOVX @DPTR,A
MOV A,R3
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP4: MOVX A,@DPTR ;====
ANL A,#0FH
JZ LOOP4 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R4,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#83H ;选中LED4
MOVX @DPTR,A
MOV A,R4
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令

LOOP5: MOVX A,@DPTR ;====
ANL A,#0FH
JZ LOOP5 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R5,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#84H ;选中LED5
MOVX @DPTR,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR ;取段显码
MOV DPTR,#0CFE8H ;写显示RAM
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
LOOP6: MOVX A,@DPTR ;====
ANL A,#0FH
JZ LOOP5 ;有键按下？没有则循环等待
MOV A,#0A0H ;显示\消隐命令
MOVX @DPTR,A
MOV A,#40H ;读FIFO命令
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0CFE8H ;读键值
MOVX A,@DPTR
MOV R5,A ;保存键值
MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令
MOV A,#85H ;选中LED6
MOVX @DPTR,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH ;取后半字节
MOV DPTR,#TAB