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基于AT89C51 单片机的十进制计算器系统设计

电子技术网 信息来源: 维库开发网 发布时间:2013年7月31日

  摘要:本设计是基于AT89C51 单片机进行的十进制计算器系统设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除4 位无符号数字的简单四则运算,并在LED 上相应的显示结果。硬件方面从功能考虑,首先选择内部存储资源丰富的AT89C51 单片机,输入采用4×4 矩阵键盘。显示采用4 位7 段共阳极LED 动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。

  0 引言

  本系统采用AT89C51 单片机作为控制器,用来实现实现四位数的“+”,“-”,“*”,“/”运算,运算结果通过数码管显示,并具有有清零功能。AT89C51 具有如下特点:40 个引脚,4k BytesFlash 片内程序存储器,128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),32 个外部双向输入/ 输出(I/O)口,5 个中断优先级2层中断嵌套中断,2 个16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。

  1 总体设计方案

  1.1 系统组成与工作原理

  本系统以51 单片机为主控核心,与矩阵键盘、晶振、LED 显示管模块一起组合而成。其工作过程为:首先存储单元初始化,显示初始值和键盘扫描,判断按键位置,得出按键值,单片机则对数据进行储存与相应的处理转换,之后送入数码管动态显示。将运算结果送入数码管动态显示。本设计只能进行结果不超过四位数的运算,其功能如下:

  (1)数字键“0”到“9”用数码管显示。

  (2)加法运算: 加数与被加数均不能超过9999,加法最终结果不能超过9999.

  (3)减法运算: 减法运算正常逻辑为大的数值减去小的数值,本计算器亦如此,只能进行正常逻辑的运算,如为小的数值减去大的数值,则将得到的负数与535 相加,得到相应的结果,即如果想进行小数减大数的运算,则把得到的结果减去535 即得到负数的正确结果。

  (4)乘法运算: 与上述方法一样,计算结果不能超出9999,如溢出则显示结果只有后三位。

  (5)除法运算: 除数与被除数均不能超过9999,计算结果只显示整数部分。

  (6)等于键: 只有按下等于键才能将运算结果显示出来,否则一直显示上一个数。

  (7)清零功能:程序不稳定或出现错误时,运用清零键回到初始状态,也可用复位键清零。

  2 系统硬件设计

  2.1 系统硬件总体设计

  本系统由键盘矩阵、LED 显示管、这几个部分组成,键盘输入键值,LED 显示管显示当前按键及结果。硬件总体设计图1 如下:

  

  2.2 矩阵扫描显示当前按键模块

  利用AT89S51 单片机的P0 端口的P0.0 - P0.7 连接到一个七段数码管的a - h 的笔段上,数码管的公共端接电源。矩阵扫描显示当前按键模块见图2.

  

  2.3 键盘布局模块

  矩阵键盘的工作原理:计算器的键盘布局如图3 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。

  

  3 系统软件设计

  3.1 系统软件总体设计

  本系统的软件流程如图4 所示。

  

  3.2 显示程序模块

  显示程序将要显示数值的千位、百位、十位与个位分别计算出来,通过P0 段选口输出数值,通过位选口P3^3、P3^4、 P3^5、P3^6 实现动态显示。

  LED 数码管,实现七段数码管的显示四位十进制数。通过段选来显示按键及计算结果的数值。由于本硬件设计选用的是共阳接法,所以对应的段码表如下3.3 键盘扫描模块

  本次键盘扫描程序采用的是行列翻转法扫描键盘,即先置行为0,读列值,存在变量1 中,然后把列置为0,读行值,存在变量2 中,把变量1 和变量2 相加即为按键对应的键值,下表为相应按键对应的键值4 结束语

  本计算器是以51 系列单片机为核心构成计算器系统,该设计为能进行简易算术运算的计算器,在现有的硬件条件下只能进行结果不超过四位数的运算,能实现加减乘除的运算功能与数字清零功能,以及系统的复位功能。

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