单片机课程设计:四位数加法计算器

1 下载量 123 浏览量 更新于2024-06-28 收藏 404KB DOC 举报
"单片机课程设计计算器样本" 这篇文档是关于一个单片机课程设计项目的详细介绍,项目目标是创建一个四位数加法计算器。设计的计算器需要具备以下功能: 1. 使用4x4矩阵键盘输入数字和运算符。 2. 支持4位十进制数以内的加法运算,若结果超出4位,则显示“E”。 3. 实现加法以外的乘法、除法和减法运算。 4. 利用LCD1602液晶显示屏展示信息,包括开机欢迎界面和分两行显示计算数据和结果。 5. 支持小数运算。 设计的基本规定涵盖以下几个方面: 1. 提供硬件结构图、电路图和相关说明。 2. 程序设计分析和思路阐述。 3. 程序流程图、源代码及其注释。 4. 完成系统调试,可使用实验设备或Proteus软件进行仿真。 5. 提供程序运行的截图作为验证。 课程设计的时间安排为9周,具体如下: 1. 第1天(10.30):进行题目分析和文献查阅。 2. 第2天(10.31):比较不同设计方案并确定最终方案。 3. 第3-4天(10.31-11.1):设计硬件电路。 4. 第5-7天(11.2-11.4):编写程序,调试,系统集成和优化。 5. 第8天(11.5):撰写课程设计说明书。 在参考资料方面,推荐了《单片机原理及应用——基于Proteus和KeilC》这本书,这可能作为学习和设计过程中的主要参考书籍。 这个项目涉及到的IT知识点包括: 1. **单片机原理**:理解单片机的架构、工作原理和编程模型。 2. **矩阵键盘接口**:如何通过I/O端口与键盘进行通信,读取按键输入。 3. **LCD1602显示器控制**:掌握字符型液晶屏的工作原理和驱动方法,编写显示控制程序。 4. **数字逻辑和电路设计**:设计并实现加法、乘法、除法和减法的硬件电路。 5. **C语言编程**:使用Keil C进行单片机程序编写,理解和运用数据类型、控制结构等。 6. **Proteus仿真**:了解如何在Proteus环境中模拟硬件电路和程序运行。 7. **系统调试技巧**:学会硬件和软件的调试方法,包括使用逻辑分析仪和示波器等工具。 8. **嵌入式系统开发流程**:从需求分析到硬件设计,再到软件开发和系统测试的完整流程。 通过这个课程设计,学生将能深入理解和应用单片机技术,提升实际问题解决能力,并掌握一个完整的嵌入式系统开发过程。
2023-02-27 上传
目录 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第1页。 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第1页。 一、设计总绪 设计思想 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,但仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构、软硬件结合,来加以完善。? 计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一。可是它还在发展之中,以后必将出现功能更加强大的计算机,基于这样的理念,本次设计是用AT89c51单片机、LCD显示器、控制按键为元件来设计的计算器。利用此设计熟悉单片机微控制器及汇编语言编程,对其片资源及各个I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握应用程序开发环境,常用的LCD显示器的使用方法和一般键盘的使用方法 此设计是基于单片机技术的简易计算器的方案,本次设计所提出的一种基于单片机技术的简易计算器的方案,采用具有数据处理能力的中央处理器CPU,随机存储器ROM,多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统——单片机,配以汇编语言编写的执行程序,能更好的解决计算机计算的问题,随着数字生活的到来,单片机在生活中越来越重要,它能将大量的逻辑功能集成与一个集成电路中,使用起来十分方便。 设计说明 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第2页。本次课程设计讨论了单片机技术的计算器构思,设计方案,工作原理,主要系统包括单片机80C51,排阻RESPACK—8,开关,六位数码管显示器等,主要组成部分包括:键盘输入模块,运算模块,控制模块,显示模块。通过键盘输入数值,单片机进行运算后在数码管显示出结果。 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第2页。 关键词:矩阵键盘,单片机,数码管显示,汇编语言 设计目的 通过本次课程设计,运用《单片机微型计算机原理及应用》所学到的知识及查询相关资料,完成简易计算器的设计,进一步提高单片机的系统设计和开发能力,达到理论知识与实践更好的结合,提高综合运用所学知识和设计能力的目的。 设计要求 要求设计一个单片机应用系统,利用keil和proteus软件完成系统软硬件的设计及模拟调试。实现五位数(可为带小数点)的加减乘除运算,通过按键输入十进制数据。利用六位数码管显示运算结果。并实现复位操作。由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运算,为了得到教好的显示效果,采用LCD显示数据和结果。、另外键盘包括数字键(0-9)、符号键(+、-、*、/)、清除键和等号键,故只需要16个按键即可,设计中采用集成的计算机键盘来,当键入+、-、*、/运算符,计算器在内部执行数值转换和存储,并等待再次键入数值后将显示键入的数值,按等号就会在LCD上输出运算结果,执行程序:开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LCD显示出 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第3页。 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第3页。 二、设计方案 硬件电路设计方案 基本结构 计算器一般由运算器、控制器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。键盘是计算器的输入部件,一般采用接触式或传感式。显示器是计算器的输出部件,有发光二极管显示器或液晶显示器等。除显示计算结果外,还常有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池。计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路。 本次课程设计中我是采用了以MCS—51系列的单片机AT89C51单片机为核心构成的简易计算器。该系统通过单片机控制,实现对4*4键盘进行实时扫描的按键检测,并把检测数据存储下来。整个计算器系统的工作过程为: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,查表得出按键值,单片机则对数据进行储存与相应处理转换,之后送入数码管动态显示。整个系统可分为三个主要功能模块:功能模块一,实时键盘扫描;功能模块二,数据转换成显示器显示;功能模块三,计算控制模块。功能模块四:显示模块。 系统框架图 控制 控制 运算 键盘 显示 运算 键盘 显示 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第4页。 图 系统总体框架图 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第4页。 工作流程图 开始 开始 初始化 初始化 键盘列扫描 键盘列扫描 有键按下 复位键 有键按下 复位键 数字键 数字键 记忆对应键值 运算功能键 记忆对应键值 运算功能键 其他键数码管显示 是" ="? No 其他键 数码管显示 是" ="? 记忆其运算符 数码管显示 计算最后结果 Yes 记忆其运算符 数码管显示 计算最后结果 单片机课程设计计算器设计全文共22页,当前为第5页。 图 系统工作流程图 单
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目录 一、设计总绪 2 1.1设计思想 2 1.2设计说明 2 1.3关键词:矩阵键盘,单片机,数码管显示,汇编语言 2 1.4设计目的 2 1.5设计要求 2 二、设计方案 3 2.1硬件电路设计方案 3 2.1.1基本结构 3 2.1.2系统框架图 3 2.1.3工作流程图 4 2.1.4单片机主控制模块 5 2.2系统功能描述 6 三、各模块功能介绍 7 3.1键盘输入模块 7 3.1.1键盘分布图 7 3.1.2工作原理 7 3.2运算控制模块 8 3.3显示模块 8 3.4振荡电路模块 9 四、仿真电路 10 仿真运行结果 10 五、调试过程总结 12 附录: 13 参考文献: 13 源程序代码 13 一、设计总绪 1.1设计思想 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术 日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件 来使用,但仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构、软硬件结合,来加 以完善。 计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一。可是它还在发展之中,以后必 将出现功能更加强大的计算机,基于这样的理念,本次设计是用AT89c51单片机、LCD显 示器、控制按键为元件来设计的计算器。利用此设计熟悉单片机微控制器及汇编语言编 程,对其片资源及各个I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握应用程序开发环境,常用 的LCD显示器的使用方法和一般键盘的使用方法 此设计是基于单片机技术的简易计算器的方案,本次设计所提出的一种基于单片机技术 的简易计算器的方案,采用具有数据处理能力的中央处理器CPU,随机存储器ROM,多种 I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算 机系统——单片机,配以汇编语言编写的执行程序,能更好的解决计算机计算的问题,随 着数字生活的到来,单片机在生活中越来越重要,它能将大量的逻辑功能集成与一个集 成电路中,使用起来十分方便。 1.2设计说明 本次课程设计讨论了单片机技术的计算器构思,设计方案,工作原理,主要系统包括 单片机80C51,排阻RESPACK—8,开关,六位数码管显示器等,主要组成部分包括:键盘 输入模块,运算模块,控制模块,显示模块。通过键盘输入数值,单片机进行运算后在 数码管显示出结果。 1.3关键词:矩阵键盘,单片机,数码管显示,汇编语言 1.4设计目的 通过本次课程设计,运用《单片机微型计算机原理及应用》所学到的知识及查询相关资料 ,完成简易计算器的设计,进一步提高单片机的系统设计和开发能力,达到理论知识与 实践更好的结合,提高综合运用所学知识和设计能力的目的。 1.5设计要求 要求设计一个单片机应用系统,利用keil和proteus软件完成系统软硬件的设计及模拟调 试。实现五位数(可为带小数点)的加减乘除运算,通过按键输入十进制数据。利用六 位数码管显示运算结果。并实现复位操作。由于要设计的是简单的计算器,可以进行四 则运算,为了得到教好的显示效果,采用LCD显示数据和结果。、另外键盘包括数字键( 0-9)、符号键(+、- 、*、/)、清除键和等号键,故只需要16个按键即可,设计中采用集成的计算机键盘来 ,当键入+、- 、*、/运算符,计算器在内部执行数值转换和存储,并等待再次键入数值后将显示键入 的数值,按等号就会在LCD上输出运算结果,执行程序:开机显示零,等待键入数值,当 键入数字,通过LCD显示出 二、设计方案 2.1硬件电路设计方案 2.1.1基本结构 计算器一般由运算器、控制器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通 过人工或机器设备组成。键盘是计算器的输入部件,一般采用接触式或传感式。显示器 是计算器的输出部件,有发光二极管显示器或液晶显示器等。除显示计算结果外,还常 有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池。计算器都采用CMOS工艺 制作的大规模集成电路。 本次课程设计中我是采用了以MCS—51系列的单片机AT89C51单片机为核心构成的简易计算 器。该系统通过单片机控制,实现对4*4键盘进行实时扫描的按键检测,并把检测数据存 储下来。整个计算器系统的工作过程为: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,查表得出按键值,单片机则对数据进行储存与相应处理转换,之后送 入数码管动态显示。整个系统可分为三个主要功能模块:功能模块一,实时键盘扫描; 功能模块二,数据转换成显示器显示;功能模块三,计算控制模块。功能模块四:显示 模块。 2.1.2系统框架图 图2.1 系统总体框架图 2.1.3工作流程图 No Yes 图2.2 系统工作流程图 2.1.4单片机主控制模块 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只