基于AT89C51單片機的十進制計算器系統(tǒng)設(shè)計
引言
本系統(tǒng)采用AT89C51 單片機作為控制器，用來實現(xiàn)實現(xiàn)四位數(shù)的“+”,“-”,“*”,“/”運算，運算結(jié)果通過數(shù)碼管顯示，并具有有清零功能。AT89C51 具有如下特點：40 個引腳，4k BytesFlash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，32 個外部雙向輸入/ 輸出(I/O)口，5 個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2 個16 位可編程定時計數(shù)器，2 個全雙工串行通信口，看門狗(WDT)電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。
1 總體設(shè)計方案
1.1 系統(tǒng)組成與工作原理
本系統(tǒng)以51 單片機為主控核心，與矩陣鍵盤、晶振、LED 顯示管模塊一起組合而成。其工作過程為：首先存儲單元初始化，顯示初始值和鍵盤掃描，判斷按鍵位置，得出按鍵值，單片機則對數(shù)據(jù)進行儲存與相應(yīng)的處理轉(zhuǎn)換，之后送入數(shù)碼管動態(tài)顯示。將運算結(jié)果送入數(shù)碼管動態(tài)顯示。本設(shè)計只能進行結(jié)果不超過四位數(shù)的運算，其功能如下：
(1)數(shù)字鍵“0”到“9”用數(shù)碼管顯示。
(2)加法運算： 加數(shù)與被加數(shù)均不能超過9999,加法最終結(jié)果不能超過9999。
(3)減法運算： 減法運算正常邏輯為大的數(shù)值減去小的數(shù)值，本計算器亦如此，只能進行正常邏輯的運算，如為小的數(shù)值減去大的數(shù)值，則將得到的負數(shù)與535 相加，得到相應(yīng)的結(jié)果，即如果想進行小數(shù)減大數(shù)的運算，則把得到的結(jié)果減去535 即得到負數(shù)的正確結(jié)果。
(4)乘法運算： 與上述方法一樣，計算結(jié)果不能超出9999,如溢出則顯示結(jié)果只有后三位。
(5)除法運算： 除數(shù)與被除數(shù)均不能超過9999,計算結(jié)果只顯示整數(shù)部分。
(6)等于鍵： 只有按下等于鍵才能將運算結(jié)果顯示出來，否則一直顯示上一個數(shù)。
(7)清零功能：程序不穩(wěn)定或出現(xiàn)錯誤時，運用清零鍵回到初始狀態(tài)，也可用復(fù)位鍵清零。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計
本系統(tǒng)由鍵盤矩陣、LED 顯示管、這幾個部分組成，鍵盤輸入鍵值，LED 顯示管顯示當前按鍵及結(jié)果。硬件總體設(shè)計圖1 如下：
圖1 硬件總體設(shè)計圖
2.2 矩陣掃描顯示當前按鍵模塊
利用AT89S51 單片機的P0 端口的P0.0 - P0.7 連接到一個七段數(shù)碼管的a - h 的筆段上，數(shù)碼管的公共端接電源。矩陣掃描顯示當前按鍵模塊見圖2。
圖2 矩陣掃描顯示當前按鍵模塊[!--empirenews.page--]
2.3 鍵盤布局模塊
矩陣鍵盤的工作原理：計算器的鍵盤布局如圖3 所示：一般有16 個鍵組成，在單片機中正好可以用一個P 口實現(xiàn)16 個按鍵功能，這種形式在單片機系統(tǒng)中也最常用。
圖3 計算器的鍵盤布局模塊
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計
本系統(tǒng)的軟件流程如圖4 所示。
圖4 系統(tǒng)的軟件流程圖
3.2 顯示程序模塊
顯示程序?qū)⒁@示數(shù)值的千位、百位、十位與個位分別計算出來，通過P0 段選口輸出數(shù)值，通過位選口P3^3、P3^4、 P3^5、P3^6 實現(xiàn)動態(tài)顯示。
LED 數(shù)碼管，實現(xiàn)七段數(shù)碼管的顯示四位十進制數(shù)。通過段選來顯示按鍵及計算結(jié)果的數(shù)值。由于本硬件設(shè)計選用的是共陽接法，所以對應(yīng)的段碼表如下3.3 鍵盤掃描模塊。
本次鍵盤掃描程序采用的是行列翻轉(zhuǎn)法掃描鍵盤，即先置行為0，讀列值，存在變量1 中，然后把列置為0,讀行值，存在變量2 中，把變量1 和變量2 相加即為按鍵對應(yīng)的鍵值，下表為相應(yīng)按鍵對應(yīng)的鍵值。
4 結(jié)束語
本計算器是以51 系列單片機為核心構(gòu)成計算器系統(tǒng)，該設(shè)計為能進行簡易算術(shù)運算的計算器，在現(xiàn)有的硬件條件下只能進行結(jié)果不超過四位數(shù)的運算，能實現(xiàn)加減乘除的運算功能與數(shù)字清零功能，以及系統(tǒng)的復(fù)位功能。
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