计算器电子竞赛

1、电子设计大赛论文计算器组长：姓名： 组员：姓名： 姓名： 姓名：联系方式：一、设计内容本设计是基于52系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果；设计电路采用STC89C52单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入；显示采用字符LCD静态显示；软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真，具体设计如下：（1）由于设计的计算器要进行四则运算，为了得到较好的显示效果，经综合分析后，最后采用LCD 显示数据和结果。（2）采用键盘输入方式，键盘包括数字键（09）、符号键（+

2、、-、×、÷）、清除键(onc)和等号键（=），故只需要16 个按键即可，设计中采用矩阵键盘。（3）在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。（4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。二、总体框图（1）系统模块图：（2）算术运算程

3、序流程图：（3）系统总流程图：三、功能模块（一）、总体硬件设计：本设计选用STC89C52单片机为主控单元； 显示部分：采用LCD静态显示；按键部分：采用4*4键盘；用MM74C922为4*4键盘扫描IC，读取输入的键值。总体设计效果如下图：（二）、单片机接口电路说明：1、手动上电复位电路：当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。2、内部时钟模式电路：当单片机工作于内部时钟模式

4、的时候，只需在XTAL1和XTAL2引脚连接一个晶体振荡器或者陶瓷振荡器，并接两个电容后接地即可，在使用时对于电容的选择有一定的要求：当外接晶体振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=30+10pF或30-10pF；当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=40+10pF或40-10pF；3、单片机与复位、时钟电路连接电路图：（三）、键盘接口电路：计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列

5、线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图1所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。图 1 矩阵键盘布局图矩阵键盘内部电路图如图2所示： 图 2为了进一步节省单片机I/O口资源，我们在设计中使用了MM74C922芯片。MM74C922是一款4*4键盘扫描IC，它可检测到与之相连的4*4键盘的按键输入，并通过数据输出口将按键相应的编码输出。其引脚图如图3所示：图3 MM94C2

6、2硬件图MM74C922引脚说明：(1) Y1Y4（脚1脚4）：4*4键盘第一列至第四。(2) X1X4（脚11、10、8、7）：4*4键盘第一行至第四行。(3) DOA DOD（Dataout AD，脚1417）：按键之BCD码输出，其中DOA为LSB，DOD为MSB。(4) VCC（脚18）：电源脚，+3V+15V。ab126计算公式大全(5) GND（脚9）：接地管脚。新艺图库(6) OSC（Oscillator，脚5）：键盘扫描电路之频率所需外加电容的连引脚。(7) KBM（Keyboard Mask，脚6）：内部消除开关弹跳电路所外加电容的引脚。(8) OE（Output Enabl

7、e，脚13）：芯片使能脚，接低电位可使芯片使能。(9) DA（Data Available，脚12）：数据有效输出脚。任一按键按下时，此脚位会输出高电位，按键释放后此脚又会恢复为低电位。如下图4所示，在本设计中，计算器输入键盘的4条行线、列线分别连接到MM74C922的X1-X4、Y1-Y4引脚，MM74C922的数据输出口与单片机的P2口相连，MM74C922的DA引脚经过一个非门连接到单片机的/INT0脚，当MM74C922检测到键盘输入时，DA产生高电平，与之相连的/INT0检测到低电平，给单片机一个中断，单片机从P2口的低四位读入键盘上按下的键的值。图4 键盘接口电路图 （四）、LCD

8、显示模块：本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应数据。图5 LCD 模块（五）运算模块（单片机控制）：STC89C52 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通

9、过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以很快地实现运算功能。四、软件编程：1、主函数设计：/*函数声明*/#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intchar translate(int keycode);void arithmetic();void init_LCM();void write_data(char ddata);void write_com(char comman

10、d);void check_BF();void clearLCD();void display(long a);void dealerror(); void dataoverflow();/*定义变量和数组*/long x=0,y=0,num=0;int operators,input,iny=0;char key;char error5="error"char overflow8="overflow"sbit EN=P34;sbit R_W=P35;sbit RS=P36;/*主函数*/main()EA=1;EX0=1;IT0=1;P2=0xff;di

11、splay(0);init_LCM();write_data(0x30);while(1)2、分块程序设计：（1）、键盘输入检测程序设计：有键按下时，单片机响应外部中断0，转入外部中断0中断处理函数，在中断处理函数中完成对按键的判断，以进行下一步的程序处理。/*键值转化为键盘上按键值函数*/char translate(int keycode)switch(keycode)case 0:return '7'break;case 1:return '4'break;case 2:return '1'break;case 3:return '

12、c'break;case 4:return '8'break;case 5:return '5'break;case 6:return '2'break;case 7:return '0'break;case 8:return '9'break;case 9:return '6'break;case 10:return '3'break;case 11:return '='break;case 12:return '/'break;case 1

13、3:return '*'break;case 14:return '-'break;case 15:return '+'break; /*外部中断0处理函数*/void INT_0(void) interrupt 0 using 0key=translate(P2&0x0f);if(key<='9'&&key>='0') /判断按下的键是否为数值num=num*10+(key-'0');if (operators>0)y=num;iny=1;elsex=nu

14、m;if(num<134217728&&num>-134217728) /当前数值是否超出限定范围display(num);elsedataoverflow();elseswitch(key)case 'c':x=0;y=0;num=0;iny=0;operators=0;display(num);break;case '=':arithmetic();iny=0;operators=0;num=0;break;case '+': if (operators)arithmetic();operators=1;num=0

15、;break;case '-': if (operators)arithmetic();operators=2;num=0;break;case '*': if (operators)arithmetic();operators=3;num=0;break;case '/':if (operators)arithmetic();operators=4;num=0;break;（2）、算术运算程序设计：/*算术运算函数*/void arithmetic()if (iny)switch(operators)case 1:x=x+y;num=x;if(

16、num<134217728&&num>-134217728)display(num);elsedataoverflow();break;case 2:x=x-y;num=x;if(num<134217728&&num>-134217728)display(num);elsedataoverflow();break;case 3:x=x*y;num=x;if(num<134217728&&num>-134217728)display(num);elsedataoverflow();break;case 4:if

17、(y=0)dealerror();elsex=x/y;num=x; if(num<134217728&&num>-134217728)display(num);elsedataoverflow();break;y=0;（3）、LCD显示程序设计：利用LCD静态显示，通过程序向LCD写指令字或数据使LCD完成不同功能或显示相应数据。/*LCD初始化函数*/void init_LCM()write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x30);write_com(0x38);write_com(0x08);write_com(0x0

18、1);write_com(0x06);write_com(0x0e);/*LCD写数据函数*/void write_data(char ddata)RS=1;/*写指令*/R_W=0;EN=1;/*使能信号开*/P1=ddata;/*将数据送入p1口*/EN=0;/*使能信号关*/check_BF();/*LCD写指令函数*/void write_com(char command)RS=0;/*写指令*/R_W=0;EN=1;/*使能信号开*/P1=command;/*将数据送入p1口*/EN=0;/*使能信号关*/check_BF();/*LCD检查忙碌函数*/void check_BF()

19、char i,x=0x80;P1=0xff;while(x&0x80)RS=0;R_W=1;EN=1;x=P1;EN=0;for (i=0;i<10;i+);EN=0;/*关闭使能信号*/*LCD清屏函数*/void clearLCD()write_com(0x01);/*LCD显示函数*/void display(long a)long temp,b,c=-1;int lenth=1,i,j;clearLCD();if(a<0)a=a*c;write_data('-'); temp=a;while(temp=temp/10)!=0)lenth+;for(i

20、=lenth;i>0;i-)b=1;for(j=0;j<i-1;j+)b=b*10;write_data(0x30+a/b);a=a%b;（4）、错误处理及提示程序设计：/*除数为处理函数*/void dealerror()int i=0;clearLCD();for(i=0;i<5;i+)write_data(errori);/*数值溢出处理函数*/void dataoverflow()int i=0;clearLCD();for(i=0;i<8;i+)write_data(overflowi);五、联机调试：在联机调试的过程中，由于一开始设的液晶显示器的电压过高，使得屏幕太亮，所以没有数字显示。在我们的耐心调试之下，发现电压在1.5一2V是液晶显示器正常工作电压。修改后，LCD显示正确。六、心得体会这是我们进入大学来的第三个关于设计类的课题。第一个是C语言，第二个是电子科技竞赛。这次与前两次的不同在于这个留给我的更多的是抽象与纠结。在这次长通杯竞赛中，我学到了好多东西，有些甚至是课本上面所没有的。1、我们对proteus仿真软件有了初步的了解和认识。通过使用proteus仿真软件，可以让我们在虚拟的环境中进行实验，可以先通过它来检验电路的正确性和可行性，而不需要真实