华南农业大学单片机优秀课程设计简易计算器.doc

单片机课程设计汇报

简易计算器

姓 名:
班 级：
学 号：
指导老师：
日 期：

华南农业大学工程学院

摘要:本设计是基于51系列单片机进行十进制计算器系统设计，能够完成计算器键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字简单四则运算，并在LED上对应显示结果。
设计过程在硬件和软件方面进行同时设计。硬件方面从功效考虑，首先选择内部存放资源丰富AT89C51单片机，输入采取4×4矩阵键盘。显示采取3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功效、步骤图设计，再到程序编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计和高效性和功效性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法尤其是乘法和除法运算实现。

关键字：单片机、简易计算器、汇编语言、功效模块

目 录
一、系统设计要求 4
1.1基础要求 4
1.2发挥部分 4
二、 系统硬件设计和实现 4
3.1系统硬件基础组成部分 4
3.2关键单元电路设计 5
三、 系统软件设计 6
四、 系统测试 14
五、 总结 14
致 谢 15
参考文件 15

一、系统设计要求
1.1基础要求
在课程设计时，三人一组，老师在动员大会上关键指明设计思绪，启发学生独立设计思绪。
功效要求关键以下：（1）键盘输入；（2）数值显示；（3）加、减运算（此次只要求加减）；(4)对错误控制及提醒。
在十进制加减法计算中：输入范围为（1～99），该程序输入两个定点数，每个2位，输出3位；A为加，B为减，C为等于，输出为3位计算结果。数据输入采取规范化输入，即必需输入2个数才算完成一个运算数输入，两个运算数之间输入运算符A或B，输入完成按C显示计算结果。
1.2发挥部分
能够选择扩张更多功效，如乘法，除法，三角函数等，使这简易计算器功效更全方面。

二、 系统硬件设计和实现
2.1系统硬件基础组成部分
8086CPU，单片机试验箱键盘模块（0-9，a-f），LED数码管等。
单片机最小系统就是支持主芯片正常工作最小电路部分，包含主控芯片、复位电路和晶振电路。
主控芯片选择74LS164芯片，因其含有良好性能及稳定性，价格廉价应用方便。
晶振选择11.0592MHz，晶振旁电容选择22pF。
采取按键复位电路，电阻分别选择560Ω和10K，电容选择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”
功效键：“A（+）”“B(—)”“C(*)”“D(/)”“E(=)”
键盘累计15个按键，其中15个按键采取到，采取4*4矩阵键盘，键盘行和列之间全部有公共端相连，四行和四列8个公共端分别接P1.0~P1.7，这么扫描P1口就能够完成对矩阵键盘扫描，经过对16个按键进行编码，从而得到键盘口地址，对比P1口扫描结果和各按键地址，我们就能够得到是哪个键按下，从而完成键盘扫描功效。
2、数码管显示电路
采取6位数码管对计算数据和结果显示，这里选择共阳数码管，利用NPN三极管对数码管进行驱动，为了节省I/O资源，采取动态显示方法来显示计算数据及结果，动态扫描。
为了实现数码管动态显示，P2口输出显示值，经过P2口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，其它位全给0，具体在软件中会有说明。此时就将扫描数据送给指定数码管显示。

2.2关键单元电路设计
设计思绪是：首先利用程序不停扫描键盘是不是有输入，假如没有就一直扫描，假如有就停止扫描，完成输入，利用汇编程序查对输入键数值，经过调用子程序完成数据储存或是加减运算。运算完成后将运算结果储存并显示到LED显示器上。

三、 系统软件设计
设计总体步骤图，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

键盘扫描步骤图：
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
根据行列计算键值
查表得键码
等候按键释放
返回
否
是
是
否

程序源代码：
Z8279 EQU 212H
D8279 EQU 210H
LEDMOD EQU 00000000B ;左边输入,八位显示，外部译码八位显示
DATA SEGMENT
DATA1 DB 0,0,0,0,0 ;第一个数据（作为被减数）
DATA2 DB 0,0,0,0,0 ;第二个数据（作为减数）
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA
START:

PUSH CS
POP DS
PUSH CS
POP ES
MOV DX,Z8279
MOV AL,LEDMOD
OUT DX,AL

;---------------------------------------------------------
MOV DX,Z8279 ;清FIFO RAM寄存器
MOV AL,0D1H
OUT DX,AL
KAISHI: MOV SI,OFFSET DATA1
MOV BX,10
Q1: MOV BYTE PTR[SI+BX-1],'0';数据区清零
DEC BX
JNZ Q1
CALL SHURU ;读取第一个字符;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
MOV [SI],AL ;存入第一个字符
MOV BX,1
CALL DISPL
CALL SHURU ;输入第二个字符 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
CMP AL,'0'
JB T1
MOV BL,BYTE PTR[SI]
MOV BYTE PTR[SI],AL
MOV BYTE PTR[SI+1],BL
MOV BX,2
CALL DISPL
CALL SHURU
T1: PUSH AX ;存入运算符
MOV DX,Z8279
MOV AL,0D1H
OUT DX,AL
WAIIT6:
IN AL,DX
MOV BL,AL
AND AL,80H
CMP AL,80H
JE WAIIT6

CALL SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
MOV SI,OFFSET DATA2
MOV BYTE PTR[SI],AL ;输入第三个字符
MOV BX,1
CALL DISPL

CALL SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
CMP AL,'='
JZ T99 ;计算跳转
MOV BL,BYTE PTR[SI] ;输入第四个字符
MOV BYTE PTR[SI],AL
MOV BYTE PTR[SI+1],BL
MOV BX,2
CALL DISPL
CALL SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
T99: JMP JISUAN

;--------------------------------------------------------------
SHURU PROC ;输入函数
MOV DX,Z8279
MOV AL,0C2H
OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器
WAIIT:
NOP
IN AL,DX
MOV BL,AL
AND AL,80H
CMP AL,80H
JE WAIIT ;FIFO正在清除期间则跳转等候
MOV AL,BL
AND AL,0FH
CMP AL,00H
JE WAIIT ;无键按下则等候
MOV AL,40H ;写 读FIFO RAM命令字
OUT DX,AL
MOV DX,D8279 ;读入FIFO RAM内容
IN AL,DX
NOP
CMP AL,11
JNZ T101
MOV DX,Z8279
MOV AL,0D1H
OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器
WAIIT1:
IN AL,DX
MOV BL,AL
AND AL,80H
CMP AL,80H
JE WAIIT1
JMP KAISHI
T101: LEA BX,LEE
XLAT
RET
SHURU ENDP

DISPL PROC ;显示子功效
PUSH BX
MOV DX,Z8279
MOV AL,0D1H
OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器
WAIIT4:
IN AL,DX
MOV BL,AL
AND AL,80H
CMP AL,80H
JE WAIIT4
POP BX
MOV AL,40H
OUT DX,AL
MOV DX,D8279
MOV AL,[SI+4]
CMP AL,'E'
JNZ DSI8
MOV AL,79H
OUT DX,AL
JMP DSI9

DSI8: MOV AL,[SI+BX-1]
CMP AL,'0'
JA DSI0
DEC BX
JNZ DSI8
MOV AL,3FH ;显示0
OUT DX,AL
RET
DSI0: MOV CX,BX

MOV BX,0
DSI2: MOV AL,[SI+BX]
SUB AL,30H
PUSH BX
LEA BX,TABLE
XLAT
OUT DX,AL
POP BX
CMP BX,1
JNZ T119
OUT DX,AL
OUT DX,AL
T119: INC BX
CMP CX,BX
JZ T103
JMP DSI2

T103:
MOV AL,[SI+4]
CMP AL,'-'
JNZ DSI9
MOV AL,40H
OUT DX,AL;显示-号
DSI9: RET
DISPL ENDP
;计算区...................................................................................................
JISUAN:
MOV SI,OFFSET DATA1
MOV DI,OFFSET DATA2
SUB BYTE PTR[SI],30H
SUB BYTE PTR[DI],30H
SUB BYTE PTR[SI+1],30H
SUB BYTE PTR[DI+1],30H
MOV DL,10
MOV AL,BYTE PTR[SI+1]
MUL DL
ADD AL,[SI]
MOV BL,AL
MOV AL,[DI+1]
MUL DL
ADD AL,[DI]
XCHG AL,BL ;AL被减数，BL减数
POP CX ;弹出运算符
CMP CL,'+'
JZ JIA
CMP CL,'-'
JZ JIAN
CMP CL,'*'
JZ CHENG
JMP CHU

CHU: AAD
CMP BL,0
JNZ T20
MOV SI,OFFSET DATA1
MOV BYTE PTR[SI+4],'E' ;除数为零
MOV BX,5
CALL DISPL
JMP KAISHI
T20:DIV BL
MOV AH,0 ;余数置0
JMP XIANSHI

JIA: ADD AL,BL
JMP XIANSHI

JIAN: CMP AL,BL
JNB N1
XCHG AL,BL
MOV BYTE PTR[SI+4],'-'
N1:SUB AL,BL
JMP XIANSHI

CHENG: MUL BL
JMP XIANSHI

XIANSHI: MOV CX,1000
MOV DX,0
DIV CX
ADD AX,30H
MOV [SI+3],AL
MOV AX,DX
MOV CL,100
DIV CL
ADD AL,30H
MOV [SI+2],AL
MOV AL,AH
MOV AH,0
MOV CL,10
DIV CL
ADD AL,30H
ADD AH,30H
MOV [SI+1],AL
MOV [SI],AH

MOV BX,5 ;显示结果
CALL DISPL
JMP KAISHI

LEE: DB 37H,34H,31H,30H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 38H,35H,32H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 39H,36H,33H,'='
DB 00H,00H,00H,00H
DB '+','-','*','/'
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
DB 00H,00H,00H,00H
TABLE:
DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
CODE ENDS
END START

四、 系统测试：
1.首先给予显示缓冲初始值‘00 00’，并把数据存放单元清零。
2.主程序调用键盘扫描子程序，判定键值，是数字第一次直接给予23H单元，如是第二次输入数字，则把第一次值乘十后和第二次值相加，结果存放到23H单元，并R4计数2次，表示已输入两位，扫描键值时就不再赋值和显示。等候运算符号按下，按下等于号就直接计算并显示，如加减就R5加一并把R4清零，表示能够输入下一操作数，和第一次相同，并等候等于键按下。清零键则不管在任何情况下全部清零，相当于软复位。
3.在扫描完键盘后，调用数据显示转换子程序把值转换为七段码。
4.调用数码管动态显示子程序，显示数值，重新循环。

五、总结：
首先，接到这个课程设计，我们头脑全部是一片空白，无从下手，后悔当初课，没认真听讲，不懂没有立即处理，造成不知所措局面。经过这次课程设计，让我们深深意识到我们单片机学不够扎实，不会很多，当然这次课程设计做计算器程序用是汇编语言，不是上学期学过c语言，所以极难适应。一开始真很着急，毫无头绪，以后找了很多资料，也参考了同学程序，其中每一个子程序模块全部认真去读，去分析，化为己用，最关键按键扫描和显示程序，还有包含加减乘除运算程序。尽管大家全部知道汇编编这个程序也很困难，但还是相互学习，四处找资料看，问同学，所以我们组软件主程序才能编译成功，系统才能调试出结果。
这次课程设计让我们相互分工、协调工作能力得到了提升，愈加关键是我们促进了对单片机了解，也更深入地利用了汇编语言。最终一点就是我们学会一个道理：笨鸟先飞，勤能补拙。

致 谢
本论文是在姜晟老师、邓小玲老师亲切教导和悉心指导下完成。在论文写作过程中，即使花了一定心血，但因为前期作业做了一定铺垫，所以完成还是比较顺利。也感谢这篇论文所包含到各位学者，本文引用了数位学者研究文件，假如没有她们文件，我们组也极难将此次文件检索课题完成。
最终，再一次对感谢一路以来关心，帮助过我老师和同学！

参考文件
王卫星 单片机原理和应用开发技术 中国水利水电出版社