虚拟仪器基于单片机的简易计算器设计

虚拟仪器课程设计报告作品名称：基于51单片机的简易计算器设计学校：南阳师范学院成员简介：设计任务：本次实验是要以51系列单片机为核心实现一个简易计算器，它的结构简单，外部主要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成，内部由一块STC90C51单片机构成，通过软件编程可实现简单加、减、乘、除、清除结果。实现对计算器的设计，具体设计如下：1、采用6位显示，最大显示值为“999999”，设计16个按键的矩阵键盘，按键包括‘0～9’、‘+’、‘-’、‘*’、‘/’、‘=’、‘C’。2、加减法做四字节运算；乘法做双字节运算；除法被除数为四字节，除数为两字节。3、当运算结果超出显示范围时，显示ERROR！。4、上述运算输入值均为整数，当结果带有小数时，可以采用四舍五入方式处理，也可以带小数显示。方案论证：经分析，计算器电路包括三个部分：显示电路、、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具体如下：1）LCD显示电路LCD1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，但是初学者往往要注意结合LCD本身的时序图来完善初始化程序。又以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，故采用LCD.2）4*4键盘扫描电路(中断式，扫描式，反转式)用户设计行列键盘接口，一般常采用3种方法读取键值。一种是中断式，外两种是扫描法和反转法。

扫描法：

对键盘上的某一行送低电平，其他行及列全为高电平，然后读取列值，检查各列线点评的变化，如果某列线电平为低电平，就列交叉点处的按键被按下，采用延时去抖动。

⒊）

单片机微控制电路

微控制电路就是以AT89C51为核心的控制核心，主要注意晶振电路的接法和复位电路的接法。程序流程图：程序代码：#include"reg51.h" //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器typedefunsignedintu16; //对数据类型进行声明定义typedefunsignedcharu8;//矩阵键盘定义#defineGPIO_KEYP1u8KeyValue; //用来存放读取到的键值//LED灯定义sbitLED=P3^6;//74LS138定义sbitCS2=P2^6;sbitCS1=P2^7;intNumber1=0;//计算的第一个数字intNumber2=0;//计算的第二个数字intResult=0;//结果u8calculationflag=0;//计算标志位0表示未按加减1表示加2表示减u8resultflag=0;//结算标志位0表示未按确认1表示按了确认unsignedcharcodetable[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码管段显示口数据/********************************************************************************函数名:Timer0Init*函数功能 :定时器0初始化*输入:无*输出:无*******************************************************************************/voidTimer0Init(){ TMOD|=0X01;//选择为定时器0模式，工作方式1，仅用TR0打开启动。 TH0=(65535-1000)/256; //给定时器赋初值，定时1ms TL0=(65535-1000)%256; ET0=1;//打开定时器0中断允许 EA=1;//打开总中断 TR0=0;//关闭定时器}/********************************************************************************函数名:delay*函数功能 :延时函数，i=1时，大约延时10us*******************************************************************************/voiddelay(u16i){ while(i--);}/********************************************************************************函数名:KeyDown*函数功能 :检测有按键按下并读取键值*******************************************************************************/voidKeyDown(void){chara=0;GPIO_KEY=0x0f;if(GPIO_KEY!=0x0f)//读取按键是否按下{delay(1000);//延时10ms进行消抖if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次检测键盘是否按下{//测试列给四列按键接到单片机的引脚为高电平，如果哪一列检测出来是低电平，说明该列有按键按下GPIO_KEY=0X0F;switch(GPIO_KEY){ case(0X07): KeyValue=1;break; case(0X0b): KeyValue=2;break; case(0X0d):KeyValue=3;break; case(0X0e): KeyValue=4;break;}//测试行给四行按键接到单片机的引脚为高电平，如果哪一行检测出来是低电平，说明该行有按键按下GPIO_KEY=0XF0;switch(GPIO_KEY){ case(0X70): KeyValue=KeyValue;break; case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+4;break;case(0Xd0):KeyValue=KeyValue+8;break; case(0Xe0): KeyValue=KeyValue+12;break; }while((a<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0)) //检测按键松手检测{delay(1000);a++;}}}}/********************************************************************************函数名:SegDisplay()*函数功能 :数码管显示*输入:无*输出:无*******************************************************************************/voidSegDisplay(){//显示计算的数if(resultflag==0){//显示第一个数if(calculationflag==0) {CS2=0;CS1=0; P0=table[Number1/1000]; delay(10); P0=0x00;CS2=0;CS1=1; P0=table[Number1%1000/100]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=0; P0=table[Number1%100/10]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=1; P0=table[Number1%10]; delay(10); P0=0x00; }//显示第二个数 elseif(calculationflag>=1) {CS2=0;CS1=0; P0=table[Number2/1000]; delay(10); P0=0x00;CS2=0;CS1=1; P0=table[Number2%1000/100]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=0; P0=table[Number2%100/10]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=1; P0=table[Number2%10]; delay(10); P0=0x00; }}//显示计算结果elseif(resultflag==1){if(Result>=0) {CS2=0;CS1=0; P0=table[Result/1000]; delay(10); P0=0x00;CS2=0;CS1=1; P0=table[Result%1000/100]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=0; P0=table[Result%100/10]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=1; P0=table[Result%10]; delay(10); P0=0x00; } elseif(Result<0) {CS2=0;CS1=0; P0=0x40;//显示'-'号 delay(10); P0=0x00;CS2=0;CS1=1; P0=table[(-Result)%1000/100]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=0; P0=table[(-Result)%100/10]; delay(10); P0=0x00;CS2=1;CS1=1; P0=table[(-Result)%10]; delay(10); P0=0x00; }}}/********************************************************************************函数名:main*函数功能 :主函数*输入:无*输出 :无*******************************************************************************/voidmain(){Timer0Init();LED=1;P2=0Xff;while(1){KeyDown(); //清空if(KeyValue==15){LED=1;TR0=0;Number1=0;Number2=0;calculationflag=0;Result=0;resultflag=0;//按键值是1~16这里让按键值=17是为了防止明明没按按键却一直进入这个判断KeyValue=17;} //输入数字if(KeyValue>=1&&KeyValue<=10){resultflag=0;if(calculationflag==0){Number1=Number1*10+(KeyValue-1);}elseif(calculationflag>=1){Number2=Number2*10+(KeyValue-1);}//按键值是1~16这里让按键值=17是为了防止明明没按按键却一直进入这个判断KeyValue=17;} //加号if(KeyValue==13){ //计算一次结果后直接再按加号 if(resultflag==1) Number1=Result; resultflag=0;calculationflag=1;//按键值是1~16这里让按键值=17是为了防止明明没按按键却一直进入这个判断KeyValue=17;} //减号if(KeyValue==14){ //计算一次结果后直接再按减号 if(resultflag==1) Number1=Result; resultflag=0;calculationflag=2;//按键值是1~16这里让按键值=17是为了防止明明没按按键却一直进入这个判断KeyValue=17;} //结算if(KeyValue==16){resultflag=1; if(calculationflag==1)Result=Number1+Number2; elseif(calculationflag==2) Result=Number1-Number2; if(Result>=9999) { TR0=1; Result=Result%10000; } elseif(Result<=-999) { TR0=1; Result