最新版单片机简易计算器毕业课程设计报告.docx
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最新版单片机简易计算器毕业课程设计报告
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:
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.硬件设计简述························································
3.软件设计简述························································
4.程序主流程图························································
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560Ω和10K,电容选取10μF。
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P1.0~P1.7,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,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。
P3.2~P3.5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P1.0~P1.7为,将它定义为e,再给P1口设置为0x0f,即P1.0~P1.7为,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,e就是0xe0,并在非常短的时间内P1口变为,则f就是0x0e,那么temp就为0xee,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。
uintkescan()
{
uintcom;
P1=0xf0;
e=P1;
P1=0x0f;
f=P1;
temp=e|f;
while(P1!
=0x0f);
if(temp==0xb7)com=0;
if(temp==0x7e)com=1;
if(temp==0xbe)com=2;
if(temp==0xde)com=3;
if(temp==0x7d)com=4;
if(temp==0xbd)com=5;
if(temp==0xdd)com=6;
if(temp==0x7b)com=7;
if(temp==0xbb)com=8;
if(temp==0xdb)com=9;
if(temp==0x77)com=10;
if(temp==0xd7)com=11;
if(temp==0xe7)com=12;
if(temp==0xeb)com=13;
if(temp==0xed)com=14;
if(temp==0xee)com=15;
return(com);
}
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,P3.2~P3.5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以内,则将n分别除以1000、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。
voiddis(uintn)
{
if(n/10000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[15]&&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[15];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/1000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/100)
{
for(i=0;i<3;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/10)
{
for(i=0;i<2;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n%10)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n];
P3=0x20;
delay(4);
}
运算子程序设计
显示加减乘除四个运算符
voidcalculate(uintz)
{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=0x20;码管
}
}
除法子程序设计
除法的运算,可以显示小数点
voiddiv(void)
{
d=b/c;
if(d/1000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=1)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=2)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=3)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
else
{
d=(1000*b)/c;
for(i=0;i<4;i++)
{if(i==3)
P2=~(DSY_CODE[0]&0x7f);
if(i!
=3)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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80mA,超过50mA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1k
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。
很感谢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,XX,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
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
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uchare,f,temp,fu=0;
uinta=50,flag=0,key,dyh,bru,cru,i,fuhao=0;
longc=0,d=0,b=0;
uintcodebit[]={0x04,0x08,0x10,0x20};
uintcodeDSY_CODE[]=
{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
voiddelay(uintx)
{
uchart;
while(x--)
{
for(t=120;t>0;t--);
}
}
uintkescan()
{
uintcom;
P1=0xf0;
e=P1;
P1=0x0f;
f=P1;
temp=e|f;
while(P1!
=0x0f);
if(temp==0xb7)com=0;
if(temp==0x7e)com=1;
if(temp==0xbe)com=2;
if(temp==0xde)com=3;
if(temp==0x7d)com=4;
if(temp==0xbd)com=5;
if(temp==0xdd)com=6;
if(temp==0x7b)com=7;
if(temp==0xbb)com=8;
if(temp==0xdb)com=9;
if(temp==0x77)com=10;
if(temp==0xd7)com=11;
if(temp==0xe7)com=12;
if(temp==0xeb)com=13;
if(temp==0xed)com=14;
if(temp==0xee)com=15;
return(com);
}
voiddis(uintn)
{
if(n/10000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[15]&&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[15];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/1000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/100)
{
for(i=0;i<3;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n/10)
{
for(i=0;i<2;i++)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n%10]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n%10];
P3=bit[3-i];
n=n/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
elseif(n%10)
{if(fu==1)
P2=~(DSY_CODE[n]&0x7f);
if(fu==0)
P2=~DSY_CODE[n];
P3=0x20;
delay(4);
}
}
voidcaculate(uintz)
{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;
}
}
voiddiv(void)
{
d=b/c;
if(d/1000)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=1)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=2)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-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_CODE[d%10]&0x7f);
if(i!
=3)
P2=~DSY_CODE[d%10];
P3=bit[3-i];
d=d/10;
delay(4);
P3=0x00;
}
}
else
{
d=(1000*b)/c;
for(i=0;i<4;i++)
{if(i==3)
P2=~(DSY_CODE[0]&0x7f);
if(i!
=3)
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