单片机简易计算器优秀课程设计.doc

课 程 设 计

题 目 名 称 简易计算器设计
课 程 名 称 单片机原理及应用
学 生 姓 名
班 级 学 号

6 月20日

目录
一 设计目标 2
二 总体设计及功效介绍 2
三 硬件仿真图 3
四 主程序步骤图 4
五 程序源代码 4
六 课程设计体会 17

一 设计目标
本设计是基于51系列单片机来进行简单数字计算器设计，能够完成计算器键盘输入，进行加、减、乘、除六位整数数范围内基础四则运算，并在LED上显示对应结果。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。
二 总体设计及功效介绍
依据功效和指标要求，本系统选择MCS-51系列单片机为主控机，实现对计算器设计。具体设计及功效以下： 
因为要设计是简单计算器，能够进行四则运算，为了得到很好显示效果，采取LED 显示数据和结果； 
另外键盘包含数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采取集成计算键盘； 
实施过程：开机显示零，等候键入数值，当键入数字，经过LED显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部实施数值转换和存放，并等候再次键入数值，当再键入数值后将显示键入数值，按等号就会在LED上输出运算结果。
三 硬件仿真图

硬件部分比较简单，当键盘按键按下时它那一行、那一列端口为低电平。所以，只要扫描行、列端口是否全部为低电平就能够确定是哪个键被按下。
四 主程序步骤图

程序关键思想是：将按键抽象为字符，然后就是对字符处理。将操作数分别转化为字符串存放，操作符存放为字符形式。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步骤图
五 程序源代码
#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#include <ctype.h> /* isdigit()函数 */
#include <stdlib.h> /* atoi()函数 */

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uchar operand1[9], operand2[9]; /* 操作数 */
uchar operator; /* 操作符 */

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}; /* 字符码表 */
uchar dbuf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10}; /* 显示缓存 */
/* 延时函数 */
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/*******************************************
键盘扫描程序
将按键转化为字符并作为输出
'$','#'分别表示清零键和没有键按下
*******************************************/
uchar keyscan()
{
uchar skey; /* 按键值标识变量 */
/***********************
扫描键盘第1行
************************/
P1 = 0xfe;
while((P1 & 0xf0) != 0xf0) /* 有按键按下 */
{
delay(3); /* 去抖动延时 */

while((P1 & 0xf0) != 0xf0) /* 仍有键按下 */
{
switch(P1) /* 识别按键并赋值 */
{
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) /* 等候按键松开 */
;
}
}

/***********************
扫描键盘第2行
************************/
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)
;
}
}

/***********************
扫描键盘第3行
************************/
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)
;
}
}

/***********************
扫描键盘第4行
************************/
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; /* 数值1,数值2,结果 */
uchar ckey, cut1 = 0, cut2 = 0; /* ckey键盘输入字符 */
uchar operator; /* 运算符 */
uchar i, bool = 0;

init: /* goto语句定位标签 */

buf(0); /* 初始化 */
disp();
value = 0;
cut1 = cut2 = 0;
bool = 0;
for(i = 0;i < 9;i++)
{
operand1[i] = '\0';
operand2[i] = '\0';
} /* 初始化 */

while(1)
{
ckey = keyscan(); /* 读取键盘 */
if(ckey != '#')
{ /* isdigit函数，字符是阿拉伯数字返回非0值，不然返回0 */
if(isdigit(ckey))
{
switch(bool)
{
case 0:
operand1[cut1] = ckey;
operand1[cut1+1] = '\0';
value1 = atoi(operand1); /* atoi函数，将字符串转化为，int整数 */
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) /* 计算结束等候清零键按下 */
{
ckey = keyscan();
if(ckey == '$') /* 假如有清零键按下跳转到开始 */
goto init;
else
{
buf(value);
disp();
}
}
}
else if(ckey == '$')
{ goto init;}
}
disp();
}

}

/******************************************
运算函数

输入：操作数和操作符
输出：计算结果
*******************************************/
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;
}

/*******************************************
更新显示缓存
输入：无符号整数
输出：将输入送入显示缓存
*******************************************/
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;
}

/*******************************************
显示函数
*******************************************/
void disp(void)
{
uchar bsel, n;

bsel=0x01;
for(n=0;n<8;n++)
{
P2=bsel;
P0=table[dbuf[n]];
bsel=_crol_(bsel,1);
delay(3);
P0=0xff;
}
}
六 课程设计体会
接到这个课题以后，我先是学习了PROTEUS软件使用，根据题目所要求来进行分析，设计，连接电路图，调试，最终完成计算器仿真。
接到题目后，我先是分析了题目中所包含到知识和器件，然后根据分析，到图书馆和互联网上搜索了相关内容，根据自己构想和图书资料提醒，我初步设计了计算器原理结构，然后进行反复验证试验，完善了设计，然后经过学习PROTEUS软件，让我很轻松就掌握了怎样在软件中建立原件，连线，并进行编程，调试，仿真等工作。软件强大功效使得在连接电路图时很顺利，程序编译阶段，经过提醒错误，我也进行了修改，听取同学提议，最终无错误，并对所设计计算器电路进行了仿真。最终顺利实现了任务要求全部功效，而且电路设计简单易读，结构巧妙，计算速度快。
此次课程设计中，另我最难忘是编程步骤，真是极难，开始时候感觉自己啥也不会，然后决定重新学习书本，不过编程不像书本习题那样简单几行来实现简单功效，此次任务是实现一个简易功效计算器，即使只有加减乘除四则运算，不过编程过程中却用到了日常所学全部知识，要考虑好知识之间顺接，功效之间联络，还有就是编程整体简单易读，结构紧密有序，做到以上这些，我最终体会到了老师上课所说，编程前画步骤图关键性，所以编程前，我根据以上标准，先画出了步骤图，然后根据步骤图一步一步设计程序，在修改，调试，最终将不一样功效块程序拼接起来。最终经过修改和调试完成了编程，而且进行验证也实现了任务要求全部功效，那种喜悦无以伦比，第一次经过自己努力和老师帮助，即使完成了一个最简单计算器功效也心中无比喜悦。