基于51單片機(jī)的簡易計算器設(shè)計Proteus仿真

一、該簡易計算器設(shè)計硬件電路采用三部分電路模塊構(gòu)成：

1、鍵盤模塊電路， 采用 4*4 矩陣式鍵盤作為輸入電路；

2、LCD1602 液晶顯示模塊；

3、以 51 單片機(jī)作為控制核心。

二、軟件程序主要由三部分組成： 主程序、按鍵掃描程序和 LCD1602 顯示程序。

三、 性能指標(biāo)

（1） 用單片機(jī) stc89C51 設(shè)計一個簡易計算器， 并用 1602 液晶顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

（2） 可以進(jìn)行簡單的加減乘除運算。

（3） 最大可以 9999*9999， 。

（4） 可以通過 proteus 仿真。

PCB和原理圖

3.2 硬件設(shè)計

本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，本系統(tǒng)選用12MHZ的晶振，使得單片機(jī)有合理的運行速度。起振電容30pF對振蕩器的頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性影響較合適，復(fù)位電路為按鍵高電平復(fù)位。

3.2.1 鍵盤設(shè)計電路

本設(shè)計選用的是非編碼鍵盤。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對話輸入設(shè)備，用戶通過鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖時，應(yīng)用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當(dāng)有多個鍵同 時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省IO口的方法,按鍵數(shù)目越多節(jié)省IO口就越可觀，思路：先判斷某一列（行）是否有按鍵按下，再判斷該行（列）是那一只鍵按下。但是，在程序的寫法上，采用了最簡單的方法，使得程序效率最高。本程序中，如果檢測到某個鍵按下了，就不再檢測其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要，又能節(jié)省大量的CPU時間。

本鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于：不用專門的按鍵延時程序，提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用CPU時最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對話輸入設(shè)備，用戶通過鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖時，應(yīng)用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當(dāng)有多個鍵同時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。

矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省IO口的方法,按鍵數(shù)目越多節(jié)省IO口就越可觀，思路：先判斷某一列（行）是否有按鍵按下，再判斷該行（列）是那一只鍵按下。但是，在程序的寫法上，采用了最簡單的方法，使得程序效率最高。本程序中，如果檢測到某個鍵按下了，就不再檢測其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要，又能節(jié)省大量的CPU時間。本鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于：不用專門的按鍵延時程序，提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用CPU時最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。

?程序代碼

LCD1602部分

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

sbit LCD_RS= P2^4;
sbit LCD_RW = P2^5;
sbit LCD_E = P2^6;

#define LCD_DATA P0

static void LCD_Delay(unsigned char ms)		  //延時函數(shù)
{
  unsigned char i;
  while(ms--)
  {
    for(i = 0; i< 250; i++)
    {
      _nop_();
      _nop_();
      _nop_();
      _nop_();
    }
  }
}

bit LCD_Busy()
{
  bit result;
  LCD_RS = 0;
  LCD_RW = 1;
  LCD_E = 1;
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  result = (bit)(LCD_DATA & 0x80);
  LCD_E = 0;
  return result;
}

void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd)  //LCD1602寫命令
{
  while(LCD_Busy());
  LCD_RS = 0;
  LCD_RW = 0;
  LCD_E = 0;
  _nop_();
  _nop_();
  LCD_DATA = cmd;
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  LCD_E = 1;
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  LCD_E = 0;
}

void LCD_Pos(unsigned char row,unsigned char pos)
{
  row &= 0x1;
  pos &= 0xF;
  if (row) pos |= 0x40;
  LCD_WriteCmd(pos | 0x80);
}

void LCD_WriteDat(unsigned char dat) //寫數(shù)據(jù)
{
  while(LCD_Busy());
  LCD_RS = 1;
  LCD_RW = 0;
  LCD_E = 0;
  LCD_DATA = dat;
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  LCD_E = 1;
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  LCD_E = 0;
}

void LCD_ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *dat)	  //寫字符串
{
  unsigned char i=0;
  LCD_Pos(y,x);
  while(dat[i] != '?')
  {
    LCD_WriteDat(dat[i]);
    i++;
  }
}

void LCD_Init(void)			//LCD1602顯示
{
  LCD_WriteCmd(0x38);
  LCD_Delay(1);
  LCD_WriteCmd(0x0c);
  LCD_Delay(1);
  LCD_WriteCmd(0x06);
  LCD_Delay(1);
  LCD_WriteCmd(0x01);
  LCD_Delay(1);
}

主函數(shù)：

#include "reg52.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
#include "lcd1602.h"
#include "keyboard.h"

#define keydeng		14
#define keyzuoyi    12

code unsigned char KeyDisPlaybuf[16] = 
{
    '1', '2', '3', '+',
    '4', '5', '6', '-', 
    '7', '8', '9', '*',
    '<', '0', '=', '/'
};

long Count(char *ch, char len)//簡單計算器 僅支持加減乘除+-*/
{
    unsigned char i = 0;
    char Operation;
    long Num1=0,Num2=0;
    while(i<len && ch[i]!='+' && ch[i]!='-' && ch[i]!='*' && ch[i]!='/')	 //輸入的數(shù)據(jù) 數(shù)值1
    {
        Num1*=10;
        Num1+=ch[i]-'0';
        i++;
    }
    Operation=ch[i++];
    while(i<len && ch[i]!='=')	   //輸入的數(shù)據(jù) 數(shù)值2
    {
        Num2*=10;
        Num2+=ch[i]-'0';
        i++;
    }
    switch(Operation)	   //計算
    {
        case'+':return Num1+Num2;//加法
        case'-':return Num1-Num2;//減法
        case'*':return Num1*Num2;//乘法
        case'/':return Num1/Num2;//除法
    }
	return 0;
}

void EasyCounter(void)
{
	unsigned char buff[30];
	unsigned char text[30];
	unsigned char key;
	unsigned char i = 0;
	do
  {
			key = keycan();//讀取鍵值	
			if(key!=0xff)//鍵值不等于0
			{
				text[i++]=KeyDisPlaybuf[key];//記錄鍵值對應(yīng)的字符
				text[i]='?';
        		LCD_ShowStr(0,0,"                ");
				LCD_ShowStr(16-strlen(text),0,text); //第一行顯示字符
			}
        if(key==keyzuoyi&&i>0)//按下"<"時刪除一位
          i-=2;
	}while(key!=keydeng);//按下'='時結(jié)束輸入
	sprintf(buff, "%ld", Count(text, strlen(text)));
  	LCD_ShowStr(0,1,"                ");
	LCD_ShowStr(16-strlen(buff),1,buff);	  //第二行顯示字符
}

void main(void)	//主函數(shù)
{
  LCD_Init();
  LCD_ShowStr(0,0, "               0");
  while(1)
  {
    EasyCounter();	//按鍵掃描+計算+顯示
  }
}

設(shè)計報告

任務(wù)書如下
一． 設(shè)計要求
（一） 基本任務(wù)
該簡易計算器設(shè)計硬件電路采用三部分電路模塊構(gòu)成， 第一部分是鍵盤模塊
電路， 采用 4*4 矩陣式鍵盤作為輸入電路； 第二部分是 LCD1602 液晶顯示模塊；
第三部分是以 51 單片機(jī)作為控制核心。 軟件程序主要由三部分組成： 主程序、
按鍵掃描程序和 LCD1602 顯示程序。
（二） 性能指標(biāo)
（1） 用單片機(jī) stc89C51 設(shè)計一個簡易計算器， 并用 1602 液晶顯示相應(yīng)的
數(shù)據(jù)。
（2） 可以進(jìn)行簡單的加減乘除運算。
（3） 最大可以 9999*9999， 。
（4） 可以通過 proteus 仿真。
附： 可供選用的元件清單
1)1602 液晶
2)排針*16
3)16p 母座
4)STC89C51 單片機(jī)
5)40 腳 IC 座
6)10k 電阻*2
7)1.5k 電阻
8)103 排阻
9)10uf 電解電容
10)12M 晶振
11)30pf 電容*2
12)按鍵*17
13)自鎖開關(guān)等等