单片机简易计算器课程设计报告

1、中南林业科技大学课程设计报告 设计名称： 单片机计算器课程设计 姓 名： 汪琦 学 号： 20082124 专业班级： 电子信息工程一班 院（系）： 计算机与信息工程学院 设计时间： 2010年12月28日星期二 设计地点： 中南林业科技大学电子信息楼 指导教师评语： 成绩：签名： 年 月 日目录一、 题目二、 任务与要求（老师完成）三、 课程设计摘要及整体方框图1.总体设计思路简述··················

2、;··································2.硬件设计简述··············

3、83;·········································3.软件设计简述·······&

4、#183;················································4.程序主流程

5、图··················································

6、;······四、 课程设计原理分析及相关知识概述五、 结论六、 体会与收获附件：1、 源程序代码（根据需要选择）2、整体电路原理图（根据需要选择）2、 元件表（根据需要选择）3、 PCB板制作（根据需要选择）4、焊接与调试（根据需要选择）一、题目利用单片机芯片STC12C54、四位八段共阴数码管，已制作好的电路板等器件设计制作一个计算器，用LED显示计算数值及结果。二、任务与要求要求计算器能实现加减乘除四种运算，具体如下：1. 加法：四位整数加法，计算结果若超过四位则显示计算错误2. 减法：四位整数减法，计算结果若小于零则显示计算错

7、误3. 乘法：多位整数乘法，计算结果若超过四位则显示计算错误4. 除法：整数除法5. 有清除功能三、课程设计简述及整体方框图1.总体设计思路简述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STC12C54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。2硬件设计简述 单片机最小系统就是支持主芯片正

8、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STC12C5410AD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560和10K，电容选取10F。键盘接口电路 计算器所需按键有： 数字键：1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 功能键：+, - , *, / , = , C( 清零)共计16个按键，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P1.0P1.7，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

9、，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。数码管显示电路 采用4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。P3.2P3.5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。3.软件设计简述键盘扫描子程序设计 要进行数据的计算就必须先进行数据的输入，也就必须

10、确定按键输入的数值是什么，这就需要对键盘进行扫描，从而确定究竟是哪个键按下。对于键盘的扫描，这里采用行列扫描的方法来完成对键盘的扫描。原理就是先确定按键在哪一行，接着再确定是哪一列，这样就可以知道是哪个按键被按下了。我是将P1口作为按键扫描口的，比如开始先给P1口设置为0xf0，即P1.0P1.7为11110000，将它定义为e，再给P1口设置为0x0f，即P1.0P1.7为00001111，将它定义为f，并且定义temp=e|f，好了，接下来若按下的是按键sw1，则P1口变为11100000，e就是0xe0，并在非常短的时间P1口变为00001110，则f就是0x0e，那么temp就为0xe

11、e，同理，每个按键都会有一个对应的十六进制值，我把它们列出来进行一一对应就行了，下面是扫描按键图。 以下为键盘扫描子程序的程序清单。uint kescan() uint ; P1=0xf0;e=P1; P1=0x0f;f=P1;temp=e|f;while(P1!=0x0f); if(temp=0xb7)=0;if(temp=0x7e)=1; if(temp=0xbe)=2; if(temp=0xde)=3; if(temp=0x7d)=4;if(temp=0xbd)=5;if(temp=0xdd)=6;if(temp=0x7b)=7;if(temp=0xbb)=8;if(temp=0xdb)

12、=9;if(temp=0x77)=10;if(temp=0xd7)=11;if(temp=0xe7)=12;if(temp=0xeb)=13;if(temp=0xed)=14;if(temp=0xee)=15;return();数码管显示电路采用4位数码管对计算数据和结果的显示，这里选取共阴极数码管，利用NPN三极管对数码管进行驱动，利用来实现数码管的动态显示，P2口输出显示值，P2口为段选，P3.2P3.5用来作为位选端，控制哪几位数码管进行显示。下面根据程序来阐述。n是一个运算中产生的值，若它大于10000，执行第一个if语句，如果则显示FFFF，若在10000以，则将n分别除以1000、

13、100、10和对10取余，得到我们想要的四个数，送显示子程序显示。其余减、乘、除的计算方法与加法的计算方法一样，这里不再累述。 void dis(uint n) if(n/10000) for(i=0;i<4;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODE15&&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODE15; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00; else if(n/1000) for(i=0;i<4;i+) if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_COD

14、En%10;P3=bit3-i;n=n/10;delay(4);P3=0x00; elseif(n/100)for(i=0;i<3;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;elseif(n/10)for(i=0;i<2;i+)if(fu=1)P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;els

15、eif(n%10)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn; P3=0x20; delay(4);运算子程序设计显示加减乘除四个运算符void calculate(uint z) if(z=10)P2=0x76; /加法显示H,并且点亮最高位的数码管P3=0x20; if(z=11) P2=0x40; /减法显示-， 并且点亮最高位的数码管 P3=0x20; if(z=12) P2=0x80; /乘法显示.， 并且点亮最高位的数码管 P3=0x20; if(z=13) P2=0x49; /除法显示 并且点亮最高位的数 P3=0x

16、20; 码管 除法子程序设计除法的运算，可以显示小数点void div(void)d=b/c; if(d/1000) for(i=0;i<4;i+) P2=DSY_CODEd%10;P3=bit3-i;d=d/10;delay(4);P3=0x00; elseif(d/100) d=10*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=1) P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=1) P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d/10)d=100*b/c;for(i=0;i&

17、lt;4;i+)if(i=2)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=2)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d%10) d=1000*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; elsed=(1000*b)/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODE0&a

18、mp;0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;主程序见附录1 4.程序主框图 主程序流程四、课程设计原理分析及相关知识概述 本次课程设计用的STC12C54具有速度快、功耗低、抗干扰强的特点，有多种I/O端口模式，它默认为准双向口/弱上拉，最大灌电流为20mA，拉电流为230uA，所以在三极管和芯片管脚间要接15k的电阻，(5v-1.8v)/300欧=10mA，八个led就为80 mA，超过50 mA的总电流，所以电阻选用511欧。若改为强推挽输出模式，则根据拉电流最大为20mA可计算出，电阻选为1

19、k五、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：加法运算：四位整数加法运算，和值不超过9999，若超过上限，则显示错误提示FFFF。减法运算：四位正整数减法运算，若结果为负，对其取绝对值。乘法运算：积不超过9999的整数乘法运算，若超出上限，显示错误提示FFFF。除法运算：整数除法，既计算结果为可显示小数。六、体会与收获通过这次课程设计，最大的一点体会是单片机学的不够扎实，不会的很多啊，当然这次的课程设计做计算器程序用的是c语言，不是课上初学的汇编，所以很难适应，尽管大家都知道汇编编这

20、个程序也很困难，但还是互相学习，到处找资料看，问同学，所以我的软件主程序才能编译成功，系统才能调试出结果。很感那些热心教导我的同学和指导我的老师。首先在硬件电路的制作中，也就是焊板子，由于我的粗心，我芯片插槽的一个管脚没焊进去，别的都好了，就这个脚没有用了，后来在老师的帮助下，我将插槽里德那个管脚拔出来，换了个脚在插进去，然后用万用表测试后证明是有效的，心里还是很高兴的。整个硬件电路还是做得令自己比较满意的。在软件方面，感觉困难更多一些，一开始真的很着急，毫无头绪啊，一时间，百度，论坛，贴吧逛了个遍，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

21、键扫描和显示程序，还有包括加减乘除的运算程序，还了解了c语言在单片机编程中的一些特点，包括函数的声明和调用等等。而且在用uvison编译的时候出了很多问题，其中一个就是关于头文件的，要加上“#include <STC12C5410AD.H>”，不仅如此，还要将有关STC12C5410AD的文件覆盖在uvison安装路径下，这样头文件才有效啊，所以，一开始找不出问题所在，极其郁闷。但是总的来说，软件设计能够把结果调出来还是很激动的，尽管还有很多未知的问题没有出现。附录1 程序源代码#include <STC12C5410AD.H>#include <intrins.

22、h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar e,f,temp,fu=0;uint a=50,flag=0,key,dyh,bru,cru,i,fuhao=0;long c=0,d=0,b=0;uint code bit=0x04,0x08,0x10,0x20;uint code DSY_CODE=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e; void delay(uint x) uchar t;wh

23、ile(x-) for(t=120;t>0;t-); uint kescan() uint ; P1=0xf0;e=P1; P1=0x0f;f=P1;temp=e|f;while(P1!=0x0f); if(temp=0xb7)=0;if(temp=0x7e)=1; if(temp=0xbe)=2; if(temp=0xde)=3; if(temp=0x7d)=4;if(temp=0xbd)=5;if(temp=0xdd)=6;if(temp=0x7b)=7;if(temp=0xbb)=8;if(temp=0xdb)=9;if(temp=0x77)=10;if(temp=0xd7)=11

24、;if(temp=0xe7)=12;if(temp=0xeb)=13;if(temp=0xed)=14;if(temp=0xee)=15;return(); void dis(uint n) if(n/10000) for(i=0;i<4;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODE15&&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODE15; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00; else if(n/1000) for(i=0;i<4;i+) if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(

25、fu=0)P2=DSY_CODEn%10;P3=bit3-i;n=n/10;delay(4);P3=0x00; elseif(n/100)for(i=0;i<3;i+)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(4); P3=0x00;elseif(n/10)for(i=0;i<2;i+)if(fu=1)P2=(DSY_CODEn%10&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn%10; P3=bit3-i; n=n/10; delay(

26、4); P3=0x00;elseif(n%10)if(fu=1) P2=(DSY_CODEn&0x7f);if(fu=0)P2=DSY_CODEn; P3=0x20; delay(4);void caculate(uint z) if(z=10)P2=0x76;P3=0x20; if(z=11) P2=0x40; P3=0x20; if(z=12) P2=0x80; P3=0x20; if(z=13) P2=0x49;P3=0x20; void div(void)d=b/c; if(d/1000) for(i=0;i<4;i+) P2=DSY_CODEd%10;P3=bit3-i

27、;d=d/10;delay(4);P3=0x00; elseif(d/100) d=10*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=1) P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=1) P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00;elseif(d/10)d=100*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=2)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=2)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00

28、;elseif(d%10) d=1000*b/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODEd%10&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; elsed=(1000*b)/c;for(i=0;i<4;i+)if(i=3)P2=(DSY_CODE0&0x7f);if(i!=3)P2=DSY_CODEd%10; P3=bit3-i; d=d/10; delay(4); P3=0x00; void main() P3M1=0xff;P2M1=0xff; P2M0=0x00;P3M0=0x00;P1M0=0x00;P1M1=0x00; flag=0;cru=0;bru=0;dyh=0;while(1) P1=0xf0;if(P1!=0xf0) delay(30);if(P1!=0xf0)a=kescan(); if(a&g