4位數(shù)加法計算器

1、安慶師范大學2014級單片機原理與應用課程設(shè)計報告課題名稱4位數(shù)加法計算器的設(shè)計吳昊天、伍浩然、王鵬、萬吉070814018 070814008 070814005 070814001院、系、部計算機學院物聯(lián)網(wǎng)工程物聯(lián)網(wǎng)工程汪文明指導教師2016 年6月6日 21 一、設(shè)計任務及要求: 設(shè)計任務：12顯示34、通過4*4矩陣鍵盤輸入數(shù)字及運算符；、可以進行4位十進制數(shù)以內(nèi)的加法預算。如果計算結(jié)果超出四位數(shù)，則全部 “E；、可以進行加減乘除所有運算；、添加其他功能。要求：首先進行預設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的任務要求，先確定設(shè)計的硬件電路方案，然后進行 硬件電路的初步設(shè)計，在計算機上畫出硬件電路圖，在老師的

2、指導下進行修正硬件電 路圖，并對所涉及的參數(shù)進行計算。在確定硬件的基礎(chǔ)上，要進行軟件的總體設(shè)計，包括軟件主流程的設(shè)計以及各子 程序的設(shè)計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調(diào)整方法，顯示窗口的時間切 換等，以配合軟件的設(shè)計。然后進入硬件的調(diào)試及編程工作，設(shè)計組內(nèi)的同學可根據(jù)任務分工，有調(diào)試硬件 各功能模塊的，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的 編制過程中要注意資源的銜接。最后進入聯(lián)機調(diào)試，聯(lián)機調(diào)試的原則也要采用分步走的原則，各個功能模塊要逐 步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設(shè)計的總體要求，不要上來編制個最大 的程序，最后無法查找錯誤。最后寫出設(shè)計報告。指導教

3、師簽名：三、成績2016年6月6日指導教師簽名：年 月曰、緒言二、系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計任務2.2方案比較與論證2.2.1系統(tǒng)整體流程圖2.2.2單片機的選擇方案論證2.2.3鍵盤選擇方案論證2.2.4顯示模塊的選擇方案論證2.2.5蜂鳴器的選擇方案論證三、硬件電路設(shè)計3.1計算器的控制電路圖3.2矩陣鍵盤的設(shè)計33.3 LCD1602顯示電路的設(shè)計33.4蜂鳴器驅(qū)動電路的設(shè)計43.5主要元器件選擇4四、程序流程圖五、c語言程序設(shè)計六、計算器的仿真196.1 Keil 調(diào)試196.2 Proteus 調(diào)試七、結(jié)束語八、參考文獻1920、緒言近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，

4、同時帶動傳統(tǒng)控制 檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個 核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。電子時鐘是現(xiàn)代社會中的主要計時工具之一，廣泛應 用于手機，電腦，汽車等社會生活需要的各個方面，及對時間有要求的場合。本設(shè)計采用碼頭、AT89C52單片機作為主要核心部件，附以上電復位電路，時鐘電路及按鍵調(diào)時電路組成。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵罚?廣泛用于個人家庭以及車站、由于數(shù)字劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。集成電路技術(shù)的發(fā)展和采

5、用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶 方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計任務12342.2方案比較與論證、通過4*4矩陣鍵盤輸入數(shù)字及運算符；、可以進行4位十進制數(shù)以內(nèi)的加法預算。如果計算結(jié)果超出四位數(shù)，則全部顯示“E” 、可以進行加減乘除所有運算；、添加其他功能。2.2.1系統(tǒng)整體流程圖鍵盤接口圖1系統(tǒng)整體流程圖2.2.2計算器的控制方案論證用4*4的矩陣鍵盤組成0-9數(shù)字鍵及加、減、乘、除、等于、清零按鍵，LCD屏幕實時顯 示輸入的數(shù)字和運算符號，每按下一個按鍵都有蜂鳴器發(fā)出的響聲。從矩陣鍵盤輸入一個號，數(shù)字，選擇運算符，再輸入一

6、個數(shù)字，然后按下“等于”鍵，最后的計算結(jié)果會呈現(xiàn)在LCD屏幕上。223單片機的選擇方案論證方案一：采用可編程邏輯期間CPLD作為控制器。CPL可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能、 規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入 輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需 要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，且從使用及經(jīng)濟的角度考慮我們放棄了此方案方案二：采用Atmel公司的AT89C5單片機作為控制器。AT89C5是一個低功耗，高性能 的51內(nèi)核的CMOS位單片機，片內(nèi)含8k空間的可反復擦些1000次的Flash

7、只讀存儲器，具有256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAMI，32個雙向I/O 口，2個16位可編程定時計數(shù)器。綜合考慮，選擇方案二，采用Atmel公司的AT89C5單片機作為控制器。2.2.4鍵盤選擇方案論證方案一：采用獨立式鍵盤。由于各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測 輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速 度較高的場合。但本題發(fā)揮部分要求16個功能鍵，按鍵數(shù)目較多，這就需要較多的輸入口 線，而且電路結(jié)構(gòu)復雜。故此方案不可取。方案二：采用矩陣鍵盤。它由行和列組成，按鍵位于行列的交叉點上，行線信號和列線信號分別通過兩個接口和 CPU相連

8、，通過行列掃描法判定按鍵的位置，此方案適用于按鍵較多的場合。通過對4位數(shù)加法計算器題目的分析，采用4*4行列式鍵盤。2.2.5顯示模塊的選擇方案論證方案一：采用帶字庫LCD模塊顯示。能顯示復雜的信息，具有質(zhì)量輕，體積小，功耗 低，指令功能強，接口簡單，可靠性強等優(yōu)點，顯示內(nèi)容豐富，圖形美觀，易于人機交流。但是價格昂貴。方案二：采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管能顯示數(shù)字和符號，但是占用I/O 口資源較多, 對于簡單的電路可以選用此方案。計算器，需要較為強大的人機交互界面，故選用方案一，顯示所需信息。2.2.6蜂鳴器的選擇方案論證方案一：采用有源蜂鳴器。有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，只要一通電就會發(fā)出響聲。

9、方案二：采用無源蜂鳴器。無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以用直流信號無法令其鳴叫,必須用2K5K的方波去驅(qū)動它。綜合考慮，為了程序控制的方便,選用了方案一。硬件電路設(shè)計3.1計算器控制電路圖BEEPiLJZZERIU143-XTAL1FOQ；AOOPO KADIPOKTALSPO 引AD3PO 町ADdP0 5；AD5PQ 削AO6丄R3TPO 7；AD7P2 0/A?P2 1HA9P2 2fAiOEEPSEMP2.1fA11ALEP?4fAl2EaP2.S/AliP2.訓 14P2.7/A15亠LO 1口 1 nmPT. Artjyri；U 2PITsLI urIz pi i/T；exRJAVr

10、VdJP41/rxD* H ?P124 L3 4Cm qC-1 j.rr-. iT 1i H 5* Tf tHidF14K_J jrrJ 1 1FQAm亠 Lu ti 1 cpa CiTi:LE 71 r厶H I 0 F16Ki.DJ 1 11 L7 3P17P3.T/RCAT39CS23H1521. iqts 耳嘩npi遙I111313Q1R1IkLLCD16O2LMO16LT1- I2II I505-II L AC j=O o=I TJoJI / II T 二-JOC+II Jo oL AII. L A圖2計算器控制線路圖3.2矩陣式鍵盤的設(shè)計鍵盤電路如圖3所示。設(shè)計數(shù)字鍵09的鍵號依次為

11、09,運算符號分別為“ +”“-”、“*，以及“=”和清零“ C,通過逐行掃描函數(shù)來確定按下的鍵位。嚴9ii II Q OX G；o o-*-C III OQEXTnJI_Oa3.3 LCD1602顯示電路的設(shè)計LCD1602液晶屏采用LM016L型號元件，其電路如圖3所示。000OO_|P a口LCD1602LM016L-1L/ 丨-_|圖4 LCD1602顯示電路3.4蜂鳴器驅(qū)動電路的設(shè)計蜂鳴器的驅(qū)動采用PNL極管來驅(qū)動，低電平有效。其電路如圖 5所示。BEE PQ1Ps ZZERU1-XTAL1PO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2 XTAL2P0.3/AD3P0.4/AC4P

12、0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7ZAD7P2.0/A8P 2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11圖5蜂鳴器電路圖22 1231 -rR I L 膽 9 8t_-b5-4 3-i 13 3-3-33-3 3-丄 2主要元器件選用型號和數(shù)量如表1所示:3.5主要元器件選擇序號材料名稱規(guī)格型號數(shù)量元件代號1單片機AT89C521U12晶振12MHz1X13三級管MJE3501Q14鍵盤4*4165LCD1602LM016L1LCD16026蜂鳴器1BEE P7電阻1k1R1表1主要元器件清單四、程序流程圖開始初始化單片機蜂鳴器發(fā)掃描鍵盤TS數(shù)出響聲寧宇數(shù)字計算LCD液晶屏顯

13、示五C語言程序設(shè)計#in elude #in elude vintrin s.h#defi ne uehar un sig ned charII定義E 口II定義RS 口II定義蜂鳴器#defi ne uint un sig ned int sbit lcden=P 2人1; sbit ledrs=PiO; sbit beep=P 2人2;II創(chuàng)建鍵位數(shù)組,數(shù)字，運算符號，等于號，清零（小數(shù)點）uehar code table=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,+,-T*,7,=,Tuchar key,flag1,js,k1,k2;uchar a20,b20;float jieguo=0

14、;void delay(uchar z) / 延遲函數(shù) uchar x,y; for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_cmd(uchar cmd) / 寫命令函數(shù)lcdrs=0;P1=cmd; delay(5);Icden=1; delay(4); lcden=0;void write_data(uchar date) / 寫數(shù)據(jù)函數(shù)lcdrs=1; P仁date; delay(5); Icden=1; delay(5); lcden=0;void init()/LCD初始化函數(shù)lcde n=0;write_cmd(0 x38); / 設(shè)置 16x2

15、 顯示，8 位數(shù)據(jù)接口 write_cmd(0 x0c); /設(shè)置開顯示，不顯示光標(關(guān)顯示是 0 x08) write_cmd(0 x06); /寫一個字符后地址指針加1write_cmd(0 x01); / 清屏void keysca n()uchar temp,uu=0 xf7;uint i;for(i=0;i4;i+)uu=_crol_(uu,1); / 左移P 3=uu;tem p=P3;temp=temp&0 x0f;if(te mp !=0 x0f) delay(10);te mp=P3;te mp=te mp&0 x0f; if(tem p!=0 x0f)temp=P 3; s

16、witch(te mp) 延遲200響聲case 0 xee:key=1;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xde:key=2;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xbe:key=3;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 x7e:key=10;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xed:key=4;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xdd:key=5;bee p=0;dela

17、y(200);bee p=1;break;case 0 xbd:key=6;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 x7d:key=11;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xeb:key=7;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xdb:key=8;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xbb:key=9;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 x7b:key=12;bee p=0;de

18、lay(200);bee p=1;break;case 0 xe7:key=0;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xd7:key=15;bee p=0;delay(200);bee p=1;長響聲/清零bee p=0;delay(200);bee p=1;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 xb7:key=13;bee p=0;delay(200);bee p=1;break;case 0 x77:key=14;bee p=0;delay(180);bee p=1;delay(100);bee p=0;d

19、elay(180);bee p=1;break;/ 等于按鍵兩聲短響，中間較短間隔 while(te mp !=0 x0f)tem p=P3;temp=te mp&0 x0f; flag1=1;void jscl() /計算顯示函數(shù)uchar i,j, n;float s,te mp2;long int s1,s2,a1,b1,c1,te mp1; a1=1;b1=1;s1=0;s2=0;s=0;if(k2!=0)/存放第一操作數(shù)for(j=0;jk1+1;j+)for(i=0;ik1-j;i+) a1=a1*10;s1=s1+aj*a1;a1=1;for(j=k1+1;jk2+1;j+) /

20、 存放第二操作數(shù)for(i=0;i9999|s=9999) wnte_data(E);/運算結(jié)果小數(shù)的處理elsec1=(lo ng in t)(s*1000)%10; if(c1=5)s=s+0.01;temp 1=(lo ng in t)(s);temp 2=s-te mp1;n=0;while(tem p1)b n=te mp 1%10;temp 1=te mp 1/10;n+;b n=te mp 2*10;b n+1=(uchar)(te mp 2*100)%10; for(i=n; i0;i-)write_data(tablebi-1);if(jieguo1)write_data(t

21、able0); write_data(table15); write_data(tableb n); write_data(tableb n+1);elsewrite_data(table15); write_data(tableb n); write_data(tableb n+1);void mai n()uchar i,j;in it();write_cmd(0 x80); /將液晶指針定位在第一行第一個單元 key=15;i=0;flag1=O;while(1)keysca n(); if(flag1=1) if(key=15)wnte_cmd(OxO1);i=0;for(j=0;j2

22、0;j+)aj=0;bj=0;k1=0;k2=0;else if(key10)write_data(tablekey); ai=key;i+;else if(key!1p凸a工 LiD3ignd rutMl1 He-iinr niot unjigmEd incHE-I Alt JxiienrPJTfBtiQte lcdra-F2-0;心忌文歸二*1 -JCtui c 込 匚 dilc|-n, 1,“刨崔es頁SIS. Ey. -w可寸，尊干m：HT :那itatiDJ _HPlljci ktyj fldli耳E h kZ;n? CtUl i：2artl2O-ht114VDljd clsia/l

23、ucJiBr z? F丞遲iZi做n&d 1|itlu占hWE* 略Fl：HT皿1產(chǎn)11：*丁0州-1 JTvld Jiite end Juebar okII /f 寫自涉sEIfREZ?lodia-0B；Pl-aid:i2i 1沖 rGtl耶1舸WyUnCT*led曲.Q出 vnLd viitc- ditn l-ucJinr flace? r.樂無|i|11胡：!:w aJTarn IP da iwrtCiPUplSTARTlJP.ABIhlld ：LE評t iaU.3np FUIIUT. h31_ _jpurcE. c.linkup.Pnu. daxE： SkaK.Q uni/znn? b

24、 f lIm Era.0)nlr:-D EEZcrlBb D Hu=j.zq|:i*.6.2 P roteus 調(diào)試 3 uhlDT -1* Prulm/ikMuJVin Ldrt IqLr吋 pLibrwy fpmpUlp14*1匸ri 護 Ua：-： *哼b k踣ft MX匸 n:t- 1-1. 3 3 uhlDT -1* Prulm/ikMuJVin Ldrt IqLr吋 pLibrwy fpmpUlp14*1匸ri 護 Ua：-： *哼b k踣ft MX匸 n:t- 1-1. 3 ITun llVIlW- 用、BEE PLilHXT4L1XT*.?RSIKiltjhPOEAC4 Fm

25、I 沁、 poiwffi poawj POJtZM PO5W0 w卻 g7gPIOIM P3 11*=- P2iC P23r P哪I； PP&uu* P?詐WP7T/：!rP3 1lTO pj afnr =-J14TTT 訊勿 用知IPJTJRCLCD15CE lmOiclLq：亠.亠塞：亠：亠V、.卡5一BBSS各BSa7結(jié)束語通過這次課程設(shè)計，使我們得到了一次用專業(yè)知識和專業(yè)技能去分析問題、解決問題C語言全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及用 設(shè)計程序的思路技巧等方面都能向前邁了一大步，為我們?nèi)蘸蟪蔀楹细竦膽眯腿瞬糯蛳铝己玫幕A(chǔ)。8參考文獻期刊類【格式】

26、序號作者.篇名J.刊名，出版年份，卷號（期號）：起止頁碼 【舉例】1王海粟.淺議會計信息披露模式J.財政研究，2004,21(1) : 56-58.2夏魯惠.高等學校畢業(yè)論文教學情況調(diào)研報告J.高等理科教育，2004(1):46-52.Heider, E.R.& D.C.Oliver. The structure of color sp ace in naming and memory of two Ian guages J. Foreig n Lan guage Teachi ng and Research, 1999, (3): 62 - 67.專著類【格式】序號作者.書名M.出版地：出版社，出版年份：起止頁碼.【舉例】4葛家澍，林志軍.現(xiàn)代西方財務會計理論M.廈門：廈門大學出版社，2001:42. Gill, R. Masteri ng En glish Literature M. Lo ndon: Macmilla n, 1985: 42-45.報紙類【格式】序號作者.篇名N.報紙名,出版日期(版次)【舉例】 李大倫.經(jīng)濟全球化的重要性N.光明日報，1998-12-27(3).7French,W. Between Silences:A Voice from China