4位数加法计算器

1、安庆师范大学2014级单片机原理与应用课程设计报告课题名称4位数加法计算器的设计吴昊天、伍浩然、王鹏、万吉070814018 070814008 070814005 070814001院、系、部计算机学院物联网工程物联网工程汪文明指导教师2016 年6月6日 21 一、设计任务及要求: 设计任务：12显示34、通过4*4矩阵键盘输入数字及运算符；、可以进行4位十进制数以内的加法预算。如果计算结果超出四位数，则全部 “E；、可以进行加减乘除所有运算；、添加其他功能。要求：首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行 硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的

2、指导下进行修正硬件电 路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子 程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切 换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件 各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的 编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐 步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大 的程序，最后无法查找错误。最后写出设计报告。指导教

3、师签名：三、成绩2016年6月6日指导教师签名：年 月曰、绪言二、系统设计2.1设计任务2.2方案比较与论证2.2.1系统整体流程图2.2.2单片机的选择方案论证2.2.3键盘选择方案论证2.2.4显示模块的选择方案论证2.2.5蜂鸣器的选择方案论证三、硬件电路设计3.1计算器的控制电路图3.2矩阵键盘的设计33.3 LCD1602显示电路的设计33.4蜂鸣器驱动电路的设计43.5主要元器件选择4四、程序流程图五、c语言程序设计六、计算器的仿真196.1 Keil 调试196.2 Proteus 调试七、结束语八、参考文献1920、绪言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，

4、同时带动传统控制 检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个 核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应 用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。本设计采用码头、AT89C52单片机作为主要核心部件，附以上电复位电路，时钟电路及按键调时电路组成。 数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品， 广泛用于个人家庭以及车站、由于数字剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。集成电路技术的发展和采

5、用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带 方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。系统设计2.1设计任务12342.2方案比较与论证、通过4*4矩阵键盘输入数字及运算符；、可以进行4位十进制数以内的加法预算。如果计算结果超出四位数，则全部显示“E” 、可以进行加减乘除所有运算；、添加其他功能。2.2.1系统整体流程图键盘接口图1系统整体流程图2.2.2计算器的控制方案论证用4*4的矩阵键盘组成0-9数字键及加、减、乘、除、等于、清零按键，LCD屏幕实时显 示输入的数字和运算符号，每按下一个按键都有蜂鸣器发出的响声。从矩阵键盘输入一个号，数字，选择运算符，再输入一

6、个数字，然后按下“等于”键，最后的计算结果会呈现在LCD屏幕上。223单片机的选择方案论证方案一：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPL可以实现各种复杂的逻辑功能、 规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入 输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需 要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案方案二：采用Atmel公司的AT89C5单片机作为控制器。AT89C5是一个低功耗，高性能 的51内核的CMOS位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash

7、只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAMI，32个双向I/O 口，2个16位可编程定时计数器。综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89C5单片机作为控制器。2.2.4键盘选择方案论证方案一：采用独立式键盘。由于各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测 输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。此种键盘适用于按键较少或操作速 度较高的场合。但本题发挥部分要求16个功能键，按键数目较多，这就需要较多的输入口 线，而且电路结构复杂。故此方案不可取。方案二：采用矩阵键盘。它由行和列组成，按键位于行列的交叉点上，行线信号和列线信号分别通过两个接口和 CPU相连

8、，通过行列扫描法判定按键的位置，此方案适用于按键较多的场合。通过对4位数加法计算器题目的分析，采用4*4行列式键盘。2.2.5显示模块的选择方案论证方案一：采用带字库LCD模块显示。能显示复杂的信息，具有质量轻，体积小，功耗 低，指令功能强，接口简单，可靠性强等优点，显示内容丰富，图形美观，易于人机交流。但是价格昂贵。方案二：采用LED数码管显示。数码管能显示数字和符号，但是占用I/O 口资源较多, 对于简单的电路可以选用此方案。计算器，需要较为强大的人机交互界面，故选用方案一，显示所需信息。2.2.6蜂鸣器的选择方案论证方案一：采用有源蜂鸣器。有源蜂鸣器内部带震荡源，只要一通电就会发出响声。

9、方案二：采用无源蜂鸣器。无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以用直流信号无法令其鸣叫,必须用2K5K的方波去驱动它。综合考虑，为了程序控制的方便,选用了方案一。硬件电路设计3.1计算器控制电路图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.训 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 耳哗npi遥I111313Q1R1IkLLCD16O2LMO16LT1- I2II I505-II L AC j=O o=I TJoJI / II T 二-JOC+II Jo oL AII. L A图2计算器控制线路图3.2矩阵式键盘的设计键盘电路如图3所示。设计数字键09的键号依次为

11、09,运算符号分别为“ +”“-”、“*，以及“=”和清零“ C,通过逐行扫描函数来确定按下的键位。严9ii II Q OX G；o o-*-C III OQEXTnJI_Oa3.3 LCD1602显示电路的设计LCD1602液晶屏采用LM016L型号元件，其电路如图3所示。000OO_|P a口LCD1602LM016L-1L/ 丨-_|图4 LCD1602显示电路3.4蜂鸣器驱动电路的设计蜂鸣器的驱动采用PNL极管来驱动，低电平有效。其电路如图 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图5蜂鸣器电路图22 1231 -rR I L 胆 9 8t_-b5-4 3-i 13 3-3-33-3 3-丄 2主要元器件选用型号和数量如表1所示:3.5主要元器件选择序号材料名称规格型号数量元件代号1单片机AT89C521U12晶振12MHz1X13三级管MJE3501Q14键盘4*4165LCD1602LM016L1LCD16026蜂鸣器1BEE P7电阻1k1R1表1主要元器件清单四、程序流程图开始初始化单片机蜂鸣器发扫描键盘TS数出响声宁宇数字计算LCD液晶屏显

13、示五C语言程序设计#in elude #in elude vintrin s.h#defi ne uehar un sig ned charII定义E 口II定义RS 口II定义蜂鸣器#defi ne uint un sig ned int sbit lcden=P 2人1; sbit ledrs=PiO; sbit beep=P 2人2;II创建键位数组,数字，运算符号，等于号，清零（小数点）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) / 延迟函数 uchar x,y; for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_cmd(uchar cmd) / 写命令函数lcdrs=0;P1=cmd; delay(5);Icden=1; delay(4); lcden=0;void write_data(uchar date) / 写数据函数lcdrs=1; P仁date; delay(5); Icden=1; delay(5); lcden=0;void init()/LCD初始化函数lcde n=0;write_cmd(0 x38); / 设置 16x2

15、 显示，8 位数据接口 write_cmd(0 x0c); /设置开显示，不显示光标(关显示是 0 x08) write_cmd(0 x06); /写一个字符后地址指针加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) 延迟200响声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;长响声/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;/ 等于按键两声短响，中间较短间隔 while(te mp !=0 x0f)tem p=P3;temp=te mp&0 x0f; flag1=1;void jscl() /计算显示函数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)/存放第一操作数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、 存放第二操作数for(i=0;i9999|s=9999) wnte_data(E);/运算结果小数的处理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); /将液晶指针定位在第一行第一个单元 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页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丞迟iZi做n&d 1|itlu占hWE* 略Fl：HT皿1产11：*丁0州-1 JTvld Jiite end Juebar okII /f 写自涉sEIfREZ?lodia-0B；Pl-aid:i2i 1冲 rGtl耶1舸WyUnCT*led曲.Q出 vnLd viitc- ditn l-ucJinr flace? r.乐无|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 调试 3 uhlDT -1* Prulm/ikMuJVin Ldrt IqLr吋 pLibrwy fpmpUlp14*1匸ri 护 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 护 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却 g7gPIOIM P3 11*=- P2iC P23r P哪I； PP&uu* P?詐WP7T/：!rP3 1lTO pj afnr =-J14TTT 讯勿 用知IPJTJRCLCD15CE lmOiclLq：亠.亠塞：亠：亠V、.卡5一BBSS各BSa7结束语通过这次课程设计，使我们得到了一次用专业知识和专业技能去分析问题、解决问题C语言全面系统的锻炼。使我们在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及用 设计程序的思路技巧等方面都能向前迈了一大步，为我们日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。8参考文献期刊类【格式】

26、序号作者.篇名J.刊名，出版年份，卷号（期号）：起止页码 【举例】1王海粟.浅议会计信息披露模式J.财政研究，2004,21(1) : 56-58.2夏鲁惠.高等学校毕业论文教学情况调研报告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.专著类【格式】序号作者.书名M.出版地：出版社，出版年份：起止页码.【举例】4葛家澍，林志军.现代西方财务会计理论M.厦门：厦门大学出版社，2001:42. Gill, R. Masteri ng En glish Literature M. Lo ndon: Macmilla n, 1985: 42-45.报纸类【格式】序号作者.篇名N.报纸名,出版日期(版次)【举例】 李大伦.经济全球化的重要性N.光明日报，1998-12-27(3).7French,W. Between Silences:A Voice from China