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單片機(jī)+1602制作一個(gè)能四則運(yùn)算，連續(xù)運(yùn)算的小型算術(shù)型計(jì)算器

  [復(fù)制鏈接]
ID:500784 發(fā)表于 2019-10-10 18:39 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
摘要：計(jì)算器是我們生活中常用的工具，在我們生活中不可或缺。本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)算術(shù)型計(jì)算器，該計(jì)算器能夠完成簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算。本次是以51單片機(jī)為運(yùn)算核心，以LCD1602為顯示的進(jìn)行硬件上的設(shè)計(jì)，在軟件上以Keil4進(jìn)行軟件編程，以Proteus進(jìn)行仿真調(diào)試，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠完成簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算的小型算術(shù)型計(jì)算器。

正文：
一、設(shè)計(jì)概述
1. 課題意義
    計(jì)算器有鍵盤部分、單片機(jī)、顯示部分三部分組成，鍵盤部分主要完成輸入功能；單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)處理功能，包括確定按鍵，完成運(yùn)算，以及輸出數(shù)據(jù)；顯示器部分主要完成單片機(jī)輸出的顯示�；菊莆沼�(jì)算器的設(shè)計(jì)原理和LCD1602的顯示原理，進(jìn)而熟悉C51的編程和調(diào)試方法。
2. 系統(tǒng)功能
   能夠完成簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算的小型算術(shù)型計(jì)算器。
   硬件設(shè)計(jì)上通過Proteus進(jìn)行電路原理圖和仿真運(yùn)行圖的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)上以Keil4為基礎(chǔ)進(jìn)行軟件編程，將編程生成的.hex文件放入在Proteus已畫好的原理圖中調(diào)試，觀察設(shè)計(jì)結(jié)果，并對(duì)代碼進(jìn)行修改。

二、硬件設(shè)計(jì)
                             [size=9.0000pt] 圖1 [size=9.0000pt]總原理圖 圖片15.png
     
1.按鍵設(shè)計(jì)
矩陣鍵盤的原理是見I/O口分為行線和列線，按鍵設(shè)置在跨接行線和列線的交點(diǎn)上，列線通過上拉電阻接正電源，進(jìn)而形成基本的4x4行列式鍵盤。本次設(shè)計(jì)以矩陣鍵盤為基本的輸入按鍵分別為1，2，3，+，4，5，6，-，7，8，9，x，0，CLR，=，/ 形成計(jì)算器對(duì)應(yīng)的基本的數(shù)字鍵和功能鍵     



圖片14.png
顯示設(shè)計(jì)

LCD1602是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，因此它比較適合用在計(jì)算器的顯示。
圖片13.png
三、軟件設(shè)計(jì)
1. 按鍵掃描
   本次設(shè)計(jì)中在軟件上使用了反轉(zhuǎn)法進(jìn)行按鍵的掃描，其過程為先讓行輸出全為0列輸出全為1讀取與按鍵相接的P1口的狀態(tài)，讀取按鍵的列值，然后讓行輸出全為1列輸出全為0讀取與按鍵相接的P1口的狀態(tài)，讀取按鍵的行值，根據(jù)行值和列值可知其鍵值。
0.jpg
                           [size=9.0000pt]    圖4按鍵掃描流程圖[size=9.0000pt]          

2.顯示設(shè)計(jì)
LCD1602是一個(gè)16字雙行的顯示模塊，在使用LCD1602之前我們應(yīng)該先對(duì)其進(jìn)行初始化，其初始化的內(nèi)容有光標(biāo)設(shè)置、顯示設(shè)置和清屏指令等。初始化完成后從其參考手冊(cè)可知LCD1602中已經(jīng)存儲(chǔ)有基本字模數(shù)據(jù)，所以想要在LCD1602中顯示字符，只需要對(duì)LCD1602寫入該字符相對(duì)應(yīng)的ASCII碼即可顯示出相應(yīng)的字符。LCD1602的寫入可分為寫數(shù)據(jù)和寫命令，當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)時(shí)其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為RS=1，RW=0，E為下降沿，然后通過單片機(jī)I/O口寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。當(dāng)要寫入命令時(shí)其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為RS=0，RW=0，E為下降沿，然后通過單片機(jī)I/O口寫入相應(yīng)的命令。 0.jpg
                             [size=9.0000pt]圖5  LCD1602寫指令圖
3.鍵值處理
     首先我們初始化液晶顯示器，然后顯示出第一個(gè)被按下的數(shù)，并且使光標(biāo)右移，如果有第二個(gè)數(shù)按下，則據(jù)繼續(xù)顯示，以此類推，然后把所有顯示出來的數(shù)換算成一個(gè)數(shù)，如果按下“+”號(hào)，則顯示出“+”，并且同理顯示出“+”號(hào)后面按下的數(shù)字，然后調(diào)用加子程序，運(yùn)算出結(jié)果，如果按下的是“-”,則調(diào)用減子程序，如果按下“*”，則調(diào)用乘子程序，如果按下“/”，則調(diào)用除子程序。然后再調(diào)用顯示結(jié)果子程序，顯示出結(jié)果。
0.jpg
                          圖6鍵值運(yùn)算流程圖


四、系統(tǒng)測(cè)試
1.加法測(cè)試
   圖片9.png


2.減法測(cè)試
圖片8.png

3.乘法測(cè)試
圖片7.png


4.除法測(cè)試
圖片5.png

5.連續(xù)運(yùn)算測(cè)試
圖片4.png 圖片3.png


五、結(jié)論
經(jīng)過調(diào)試可知此次設(shè)計(jì)已經(jīng)基本達(dá)到要求，該計(jì)算器能夠完成簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算。但只能進(jìn)行整數(shù)的運(yùn)算，無(wú)法進(jìn)行浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)運(yùn)算，運(yùn)算的連續(xù)運(yùn)行需要一個(gè)個(gè)數(shù)的連續(xù)運(yùn)算，無(wú)法做到一次性連續(xù)運(yùn)算。
七、附錄
1.系統(tǒng)電路圖
         

2.實(shí)物運(yùn)行圖
0.png

單片機(jī)源程序如下:
  1. /* 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的運(yùn)算，每個(gè)數(shù)的位數(shù)至少可以八位  */
  2. #include<reg52.h>        
  3. #include<math.h>               
  4. typedef unsigned char uint8;
  5. typedef unsigned int uint16;
  6. #define GPIO_KEY P1
  7. sbit rw=P2^5;
  8. sbit rs=P2^6;
  9. sbit e=P2^7;
  10. sbit k1=P3^0;
  11. uint8  num='N';                      //鍵值
  12. uint16 k0,k2,k3;          // 數(shù)組位
  13. uint8 fuhao;                //定義具體的那個(gè)符號(hào)，是加減還是乘除。
  14. uint8 flag,r;               //定義符號(hào)鍵標(biāo)志位，小數(shù)點(diǎn)標(biāo)志位和繼續(xù)運(yùn)算標(biāo)志位 這個(gè)是統(tǒng)稱
  15. float a,b,c,zheng,xiao;         //定義運(yùn)算數(shù)據(jù)的第一個(gè)和第二個(gè)及等于的數(shù)變量
  16. uint8  shuzi1[5]={0},shuzi2[5]={0},shuzi3[4]={0};
  17. uint8 code dat1[]={1,2,3,0x2b-0x30, 4,5,6,0x2d-0x30, 7,8,9,0x78-0x30, 0,0x2e-0x30,0x3d-0x30,0xfd-0x30 };//保存顯示的數(shù)據(jù) 123+ 456- 789* 0.CLR /
  18. void delay(uint16 i)
  19. {  uint16 x,y;
  20. for(x=0;x<i;x++)
  21. for(y=0;y<114;y++);        
  22. }
  23. void lcdcommand(uint8 m)   //寫命令
  24. {
  25.         delay(1);
  26.         rs=0;
  27.         rw=0;
  28.         e=0;
  29.         P0=m;
  30.         e=1;
  31.         delay(1);
  32.         e=0;
  33. }
  34. void lcddata(uint8 dat)          //寫數(shù)據(jù)
  35. {
  36.         delay(1);
  37.         rs=1;
  38.         rw=0;
  39.         e=0;
  40.         P0=dat;
  41.         e=1;
  42.         delay(1);
  43.         e=0;
  44.         rs=0;
  45. }
  46. void lcdcsh()        //初始化         
  47. {
  48.         delay(5);
  49.         lcdcommand(0x38); //功能設(shè)定 8位總線 兩行 5X7點(diǎn)陣
  50.         delay(5);
  51.         lcdcommand(0x38);
  52.         lcdcommand(0x38);
  53.         lcdcommand(0x0c); // 開顯示 無(wú)光標(biāo)
  54.         lcdcommand(0x06); //光標(biāo)左移
  55.         lcdcommand(0x01); // 清屏
  56.         lcdcommand(0x80);//數(shù)據(jù)從左上開始
  57.         num='N';
  58.         flag=0;
  59.         fuhao=0;
  60.         a=0;
  61.         b=0;
  62.         c=0;
  63.    zheng=xiao=0;;
  64.         k0=0;k2=0;k3=0;

  66. }
  67. void shuchu(float e)                                        //在屏幕上顯示數(shù)值e
  68. {
  69. char shuzu[10];
  70.   long z;  
  71.   int x=0;
  72.   float f;
  73.          
  74.     (long)z=e;                          //整數(shù)處理
  75.         if(z==0)
  76.         lcddata('0');

  78.         while(z!=0)
  79.         {        shuzu[x]=z%10;
  80.             z=z/10;
  81.                 x++;
  82.         }
  83.   for(x=x-1;x>=0;x--)
  84.         lcddata(shuzu[x]+0x30);

  86.         (long)z=e;                                                    //小數(shù)處理
  87. (float)f=e-z;

  89. if(f>0.000)
  90. {        x=0;
  91.    lcddata('.');
  92.    z=f*1000;
  93.           while(z!=0)
  94.         {        shuzu[x]=z%10;
  95.             z=z/10;
  96.                 x++;
  97.         }
  98.   for(x=x-1;x>=0;x--)
  99.         lcddata(shuzu[x]+0x30);

  101. }
  102. }

  104. void fuzhi()        // 顯示與向數(shù)組賦值
  105. {        
  106.                         
  107.                         if(flag==0)         //是否按下符號(hào)鍵
  108.                            {
  109.                              delay(50);
  110.                  if(dat1[num]=='.')
  111.                                  r=1;
  112.                        if((r==0)&&(k0<5))
  113.                            {
  114.                             shuzi1[k0]=dat1[num];
  115.                                 k0++;
  116.                                 lcddata(0x30+dat1[num]);
  117.                                 }
  118.                            else if((r==1)&&(k3<4))
  119.                           {
  120.                           
  121.                             shuzi3[k3]=dat1[num];
  122.                                 k3++;
  123.                                 lcddata(0x30+dat1[num]);
  124.                                 }
  125.                           }
  126.          r=0;
  127.                  if(flag==1)         //是否按下符號(hào)鍵
  128.                            {
  129.                              delay(50);
  130.                  if(dat1[num]=='.')
  131.                                  r=1;
  132.                        if((r==0)&&(k2<5))
  133.                            {
  134.                             shuzi2[k2]=dat1[num];
  135.                                 k2++;
  136.                                 lcddata(0x30+dat1[num]);
  137.                                 }
  138.                            else if((r==1)&&(k3<4))
  139.                           {
  140.                           
  141.                             shuzi3[k3]=dat1[num];
  142.                                 k3++;
  143.                                 lcddata(0x30+dat1[num]);
  144.                                 }
  145.                         }

  147. }                  
  148. void  sz(uint8 s[8],int x)                                                  //數(shù)組轉(zhuǎn)為數(shù)值
  149. {
  150.   int i,j;
  151.   zheng=0;
  152.   xiao=0;
  153.   i=0;                                         //整數(shù)
  154.   while(x>0)                                   
  155.    {
  156.          zheng=zheng*10+s[i];
  157.             i++;
  158.          x--;
  159.    }
  160. i=1;                                                   //小數(shù)
  161. j=k3;  
  162. while(j>0)
  163. {
  164. xiao=xiao*10+s[i];
  165. i++;
  166. j--;
  167. }
  168.   
  169. for(;k3>0;k3--)
  170. xiao=xiao/10;
  171. zheng=zheng+xiao;
  172. k0=k2=k3=0;         
  173. }         
  174. void KeyDown(void)
  175. {
  176.         char L=0;
  177.         GPIO_KEY=0x0f;
  178.         if(GPIO_KEY!=0x0f)//讀取按鍵是否按下
  179.         {
  180.                 delay(10);//延時(shí)10ms進(jìn)行消抖
  181.                 if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次檢測(cè)鍵盤是否按下
  182.                 {        
  183.                         //測(cè)試列
  184.                         GPIO_KEY=0X0F;
  185.                         switch(GPIO_KEY)
  186.                         {
  187.                                 case(0X07):        num=0;break;
  188.                                 case(0X0b):        num=1;break;
  189.                                 case(0X0d): num=2;break;
  190.                                 case(0X0e):        num=3;break;
  191.                         }
  192.                         //測(cè)試行
  193.                         GPIO_KEY=0XF0;
  194.                         switch(GPIO_KEY)
  195.                         {
  196.                                 case(0X70):        num=num;break;
  197.                                 case(0Xb0):        num=num+4;break;
  198.                                 case(0Xd0): num=num+8;break;
  199.                                 case(0Xe0):        num=num+12;break;
  200.                         }
  201.                         while((L<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0))         //檢測(cè)按鍵松手檢測(cè)
  202.                         {
  203.                                 delay(10);
  204.                                 L++;
  205.                         }
  206.                 }
  207.         }
  208. }
  209. void banduan()
  210. {         
  211.    switch(fuhao)
  212.    {
  213.    case 0:                     
  214.                      sz(shuzi1,k0);
  215.                                        a=zheng;
  216.                                 lcdcommand(0x01);
  217.                                                   lcdcommand(0x40+0x80);
  218.                             shuchu(a);
  219.                                                 b=0;
  220.                                                 flag=0;
  221.                                                 fuhao=0;     //全部清除為0
  222.                                                 zheng=0;
  223.                                                 xiao=0;         
  224.                                                 break;



  228.     case 1:                  
  229.                              
  230.                             lcdcommand(0x40+0x80);
  231.                                                 c=a+b;
  232.                                                 lcddata(0x3d); //顯示等于號(hào)=
  233.                                                 shuchu(c);
  234.                                                 a=0;
  235.                                                 b=0;
  236.                                                 flag=0;
  237.                                                 fuhao=0;     //全部清除為0
  238.                                                 zheng=0;
  239.                                                 xiao=0;   
  240.                                                 break;

  242.      case 2:               
  243.                                   lcdcommand(0x40+0x80);
  244.                                        
  245.                                                 if(a>b)
  246.                                         {        c=a-b;
  247.                                         lcddata(0x3d);         //顯示等于號(hào)=
  248.                                         }
  249.                                                 else if(a<b)
  250.                                                 {
  251.                                                 c=b-a;
  252.                                                 lcddata(0x3d);                                    //顯示等于號(hào)=
  253.                                                 lcddata(0x2d);                             //顯示負(fù)號(hào)-
  254.                                                  }
  255.                                                  if(a==b)
  256.                                                  c=0;
  257.                                                 shuchu(c);
  258.                                                 a=0;
  259.                                                 b=0;
  260.                                                 flag=0;
  261.                                                 fuhao=0;  //全部清除為0
  262.                                                 zheng=0;
  263.                                                 xiao=0;        
  264.                                                 break;

  266.      case 3:               
  267.                                                 lcdcommand(0x40+0x80);
  268.                                                 c=a*b;
  269.                                                 lcddata(0x3d); //顯示等于號(hào)=
  270.                                                 shuchu(c);
  271.                                                 a=0;
  272.                                                 b=0;
  273.                                                 flag=0;
  274.                                                 fuhao=0; //全部清除為0
  275.                                                 zheng=0;
  276.                                                 xiao=0;        
  277.                                                 break;

  279.      case 4:                        
  280.                                                 lcdcommand(0x40+0x80);
  281.                                                 c=a/b;                                                         
  282.                                                 lcddata(0x3d); //顯示等號(hào)
  283.                                                 shuchu(c);
  284.                                                 a=0;
  285.                                                 b=0;
  286.                                                 flag=0;
  287.                                                 fuhao=0; //全部清除為0
  288.                                                 zheng=0;
  289.                                                 xiao=0;
  290.                                        
  291.                                                 break;
  292.         }

  294. }

  296. void main()
  297. {         
  298.   
  299.   
  300.   
  301.     lcdcsh();

  303. while(1)
  304. { num='N';
  305.    KeyDown();
  306.    if(num==13)
  307.    {
  308.        lcdcommand(0x01);//清零
  309.                                                   
  310.                    flag=0;
  311.                    fuhao=0;
  312.                     a=0;
  313.                      b=0;
  314.                        c=0;
  315.                zheng=xiao=0;
  316.                            k0=k2=k3=0;
  317.    }
  318. while(1)
  319. {         
  320.   num='N';
  321.      KeyDown();
  322.   if(num==0||num==1||num==2||num==4||num==5||num==6||num==8||num==9||num==10||num==12||num==16)        //1-9-0-.
  323.          fuzhi();
  324.      if(num==13)
  325.    {
  326.        lcdcommand(0x01);//清零
  327.                                                   
  328.                    flag=0;
  329.                    fuhao=0;
  330.                     a=0;
  331.                      b=0;
  332.                        c=0;
  333.                zheng=xiao=0;
  334.                            k0=k2=k3=0;
  335.                                break;
  336.         }


  339.    if(num==3||num==7||num==11||num==15)
  340.    {
  341.    
  342.         flag=1;
  343.         switch(num)
  344.         {   case 3: fuhao=1;    break;
  345.         case 7:          fuhao=2;  break;
  346.                 case 11: fuhao=3;   break;
  347.                 case 15: fuhao=4;   break;

  349.         }
  350.                 sz(shuzi1,k0);
  351.                 c=zheng;

  353. loop:                a=c;        
  354.                         lcdcommand(0x01);
  355.                         lcdcommand(0x80);
  356.                         shuchu(a);
  357.                         lcddata(0x30+dat1[num]);
  358.                         break;
  359.      }
  360.    }
  361.    
  362.   while(1)
  363.   {                    
  364.    num='N';
  365.      KeyDown();
  366.   if(num==0||num==1||num==2||num==4||num==5||num==6||num==8||num==9||num==10||num==12)        //1-9-0
  367.          fuzhi();
  368.           if(num==13)
  369.    {
  370.        lcdcommand(0x01);//清零
  371.                                                   
  372.                    flag=0;
  373.                    fuhao=0;
  374.                     a=0;
  375.                      b=0;
  376.                        c=0;
  377.                zheng=xiao=0;
  378.                            k0=k2=k3=0;
  379.               break;
  380.    
  381. ……………………

  383. …………限于本文篇幅 余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件…………
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ID:572991 發(fā)表于 2019-11-15 21:41 | 顯示全部樓層
你的程序不能用，我親測(cè)
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ID:860860 發(fā)表于 2020-12-15 19:29 來自觸屏版 | 顯示全部樓層
這個(gè)是只能1位數(shù)4則運(yùn)算嗎
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ID:861681 發(fā)表于 2020-12-19 12:39 來自觸屏版 | 顯示全部樓層
可以混合四則運(yùn)算嗎？比如1+2*2
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ID:904193 發(fā)表于 2022-12-8 19:15 | 顯示全部樓層
寫的好仔細(xì)
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