基于51单片机的计算器设计
能做计算器的单片机
单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物,它是嵌入式控制系统的核心,如今,它已广泛的应用到我们生活的各个领域,电子、科技、通信、汽车、工业等。本次设计是设计一个简易计算器,能够进行多位的加减乘除运算。它主要由51单片机的数码管,键盘等模块组成。本计算器是将键盘输入信息经处理通过缓存,送入数码管显示,数码管采用动态扫描方式,计算功能通过软件实现,用C语言对单片机可编芯片进行编程,实现计算器的设计。
把期中做的作业放上来哈哈
硬件电路描述
要进行数据的计算就必须先进行数据的输入,也就必须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P3口作为按键扫描口的,比如,先使行线输出全“0”,读列线,再使列线输出全为“0”,读行线。两次结果再相与,则得到一个值为键值。同理,每个按键都会有一个对应的十六进制值,把它们列出来进行一一对应就行了。如下图。
程序设计描述
1.程序总流程图
2.编程思路
在单片机接通电源后,单片机就会一直重复检测键盘上的按钮是否被按下。如果有键被按下,就会进入选择判断,当按下数字键,相应数字计入变量keynum中并在数码管上移位显示;当按下运算符键和特殊功能键,也将对应的10到15数字计入到keynum中并进行第二次判断,如果keynum是0~9,则将数据变量dat×10加上keynum;如果是10(加号对应值),进入加法程序(加法标识变量加1,其他运算符标识变量归零,把dat赋值给另一变量datA;当法标识变量大于1时,就是连加,需要将dat等于dat加上datA的值)。其他运算符也是差不多的程序。keynum等于14,就进入等于运算程序。这个程序中也就是四个if语句,如果运算符变量为1就运行相应代码。如加法运算符为1,则使dat加上datA的值赋给dat。最后将dat放入显示程序中显示,而无论何时按下keynum等于15时,所有状态清零。这就是我写的代码的主要思路。
源代码及注释
#include <reg51.h>
#define long unsigned long
#define KEYPORT P3
sbit beep=P1^4;
bit dot;
typedef unsigned char byte;long dat; //数据
long datA; //过度数据
byte addflag; //加法标志位
byte subflag; //减法标志位
byte mulflag; //乘法标志位
byte divflag; //除法标志位
byte clrflag; //数据处理标志位
byte scanok;
int checkok;
int keynum; //按键键值
static byte dispbuf[6];
//数码管字段表
sbit duan=P2^6;
sbit wela=P2^7;
unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
//变量定义void delayms(int ms)//这个软件大约可以等待ms毫秒
{int i,k;for(k=0; k<ms;k++) { for(i=0;i<50;i++); }
}/*---------------------------------------------------------------
查询是否有键按下,有键按下返回键值,无键按下则返回0xff
---------------------------------------------------------------*/
byte keysearch(void)
{byte k;KEYPORT=0xf0;k=KEYPORT;KEYPORT=0x0f;k=KEYPORT|k;scanok=1;return k;
}
void HEX_TO_BCD(int num)
{ dispbuf[5] = num%1000000/100000;dispbuf[4] = num%100000/10000;dispbuf[3] = num%10000/1000;dispbuf[2] = num%1000/100;dispbuf[1] = num%100/10;dispbuf[0] = num%10;
}
/*---------------------------------------------------------------
显示子程序
轮流导通各位数码管,再送出字段码
延时显示一段时间后再继续导通下一位
---------------------------------------------------------------*/
void scandisp(void)
{byte posi=0x1f,i,temp;//posi,为position的缩写,指显示哪一个8字for(i=0;i<6;i++){temp= dispbuf[i]; //显示缓存区数据查表temp= table[temp];if(i==2&&dot)temp|=0x80; //i是小数点位置,变量dot=1,点亮小数点P0 = 0; duan=1; duan=0;//先关闭数码管,再切换P0 = posi; wela=1; wela=0; P0 = temp; duan=1; duan=0;delayms(5);//延时 posi>>=1; posi|=0x20; //循环右移}
}/*---------------------------------------------------------------
移位显示子程序
把显示数组中的最低3位赋给高3位,使最新输入的键盘值赋给数组的最低位
输入:键值
返回:无
---------------------------------------------------------------*/
void digitin(byte val)
{ dispbuf [3]= dispbuf [2];dispbuf [2]= dispbuf [1];dispbuf [1]= dispbuf [0];dispbuf [0]= val;
}/*---------------------------------------------------------------
扫描得到的键值和实际需要的键盘任务的转换函数
也叫键盘码散转程序
输入:键值,有0x00~0xff钟可能性,根据显示的键值可以修改此函数
返回:无
---------------------------------------------------------------*/
void keybranch(byte k)
{ if(scanok){scanok=0;switch(k){case 0x00:break;case 0xee:keynum=1;break;case 0xde:keynum=2;break;case 0xbe:keynum=3;break;case 0xed:keynum=4;break;case 0xdd:keynum=5;break;case 0xbd:keynum=6;break;case 0xeb:keynum=7;break;case 0xdb:keynum=8;break;case 0xbb:keynum=9;break;case 0xd7:keynum=0;break;case 0x7e:keynum=10;break;//加法case 0x7d:keynum=11;break;//减法case 0x7b:keynum=12;break;//乘法case 0x77:keynum=13;break;//除法case 0xb7:keynum=14;break;//等于case 0xe7:keynum=15;break;//清零default:break;} checkok=1;
} }
/*---------------------------------------------------------------
处理程序,键值为15时或者清除标志为1时,数据清零
---------------------------------------------------------------*/
void datchuli(void)
{if(keynum==15){dat=0; datA=0;HEX_TO_BCD(dat);}
else if(clrflag) //清除标志为1,则执行以下。{ dat=0;clrflag=0; //为下次使用准备。HEX_TO_BCD(dat);}if(keynum<10){digitin(keynum);dat=dat*10+keynum;}
}void add(void)
{addflag++; //加法标志置1。。。subflag=mulflag=divflag=0; //将其它运算标志清零。。(一次只能作一种运算)clrflag=1; //清零标标置1,(当按下加号后,再按第二个加数时,这时应该显示第二加数。。所以要清掉第一个加数。)if(addflag>1){dat=datA+dat;datA=dat;}datA=dat;
}
void sub(void) //减法
{ subflag++;addflag=mulflag=divflag=0;clrflag=1;if(subflag>1){dat=datA-dat;datA=dat;}datA=dat;
}
void mul(void) //chengfa
{ mulflag++;addflag=subflag=divflag=0;clrflag=1;if(mulflag>1){dat=dat*datA;datA=dat;}datA=dat;
}
void div(void) //chufa
{ divflag++;addflag=subflag=mulflag=0;clrflag=1;if(divflag>1){dat=datA/dat;datA=dat;}datA=dat;
}
void equ(void)
{if(addflag) //如果些时做加法运算。。{dat=dat+datA; //计算各存入dat(显示程序会将dat显示的。。)}if(subflag){dat=datA-dat;}if(mulflag){dat=datA*dat;}if(divflag){dat=datA/dat;}addflag=subflag=mulflag=divflag=0;//运算一次完成后将所有运标志清零。为下次运算作准备。。HEX_TO_BCD(dat); clrflag=1;
}
void calculate_handle(void)//计算函数。。
{ if(checkok)//如果检测键值完。则执行以下。{checkok=0;//检测完标志清零..switch (keynum)//如果是+,-,*,/,=则进入相应的函数。。{case 10 : {add();HEX_TO_BCD(dat);} break; //如果是按了"+",则进入加法函数。case 11 : {sub();HEX_TO_BCD(dat);} break; //如果是按了"-",则进入减法函数。case 12 : {mul();HEX_TO_BCD(dat);} break; //如果是按了"*",则进入乘法函数。case 13 : {div();HEX_TO_BCD(dat);} break; //如果是按了"/",则进入除法函数。case 14 : equ(); break; //如果是按了"=",则进入等于函数。default : datchuli(); //如果不是,计算符(即为数字),则进入数据处理函数。}}}
/*---------------------------------------------------------------
主函数:将4X4键盘的键值显示在数码管上
---------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{byte k;while(1){k=keysearch();if(k!=0xff) {delayms(10);//有键按下k=keysearch();keybranch(k);do{k=keysearch();scandisp();} while(k!=0xff); //等待键释放}calculate_handle();scandisp();}
}
设计体会
一开始只是会矩阵键盘和LCD扫描显示,所以当时是想做一个计算器应该还是挺容易的,但直到真正开始做的时候,才发现并不简单。一开始,想的就是,把运算键前输入的数值存到一个变量,后面的数值存到另一个变量内,然后再运算。但问题就来了,如何让单片机知道两次输入的数值要存到不同的变量去?如何把这些变量分别显示到显示管上?然后就要引入更多的变量、设计更多的函数。做出来的第一个版本,能实现加减乘除了,但还有一些问题。按下运算符时,数码管就会直接清零,不像真正计算器那样,按下运算符数码管上数值先不变,等下一数值输入时才变。还有不能实现连续运算的问题,最后还是修改好了。总的来说,这次设计的过程是很有挑战的,尤其对于我这种不善于编程的人来讲,遇到的问题,虽说比较麻烦,但还是车到山前必有路
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