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1、科研训练论文题目：基于单片机的计算器的设计姓名:专业：机械电子工程班级:学号:院（系）：机械与电子工程学院指导教师：卢文华完成日期：2023.12.06成绩：目录一、概述21.1设计任务及要求2.2设计原理2二、系统总体方案及硬件设计32.1 计算器总体思想32.2 硬件的选择与连接三、软件设计3.1 显示程序设计63.2 键盘识别程序设计83.3 运算程序设计9四、设计体会与总结10五、参考文献H附录源程序代码11基于单片机的计算器的设计摘要：本设计是一个实现加减乘除的计算器，它的硬件主要由四局部构成，一个8051单片机芯片,两个八段共阴极数码管，一个4*4神盘，它可以实现一位数的加减乘除运
2、算。显示局部：采用LED动态显示。按键局部：采用4*4键盘.采用软件识别健值，并执行相应的操作。关罐词：LED接口；健盘接口；8255A:汇编语言一、概述Ij设计要求及任务：(1)设计4*4的键盘，其中10个数字键09,其余六个键+、一、*、“/、“=、和“C键；(2)设计两位LED接口电路；(3)实现1位数的简单运算1.2设计原理;(1)LED显示器接口技术1.ED显示器有共阴极和共阳极两种。共阴极就是把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地，某端接高电平时才发亮。共阳极那么是把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳接十5V端。某端接低电平时才发亮。在此次设计中
3、采用共阴极接法。1.ED动态显示接口技术：动态显示中，任意时刻虽只有一位显示器被点亮，但当一个循环周期小于人的视觉暂留时间时一，看上去与全部显示器持续点亮的效果相同。从而提高数码管的利用效率，所以采用LED动态显示接口技术。多位LED显示器接口电路需要有两个输出口，其中一个用于输出8条段控线(有小数点显示)，另一个用于输出位控线，位控线的数目等于显示器的位数。(2)键盘显示技术1、测试是否有键按下：单片机I/O口向所有列线输出低电平。即向列口写入00H。然后输入各行线状态，即读输入口的字。比拟：假设行线状态全为高电平，那么说明无键按下；假设行线状态中有低电平,那么说明有键按下。2、消抖动3、扫
4、描键盘以确定被按键的物理位置4、计算键码如果键号是按从左到右，从上到下的顺序编排的，按这种编排规律，各行的首键号依次是OOH、08H、10H、18H,如列线按07的顺序编号，那么可选用键码的计算公式为：键码=首键号十列号5、等待键释放(3)输入输出口的扩展：在扩展输入/输出端口时，要求输入口能够缓冲，输出口能筋锁存。常用小规模集成电路芯片74LS244或74LS245等扩展输入端口，用74LS273,74LS373,74LS377扩展输出端口。这种扩展方法的特点是电路简单，但功能单一、灵活性差。因而常采用中规模的可编程并行接口芯片8255A或8155扩展输入/输出端口。二、系统总体方案及硬件设
5、计2.1 计算器总体思想显示局部：采用LED动态显ZJKo按键局部：采用4*4键盘。采用软件识别键值，并执行相应的操作。执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，经通过数码管显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次犍入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在数码管上输出运算结果。2.2 硬件的选择与连接本设计选用型号为8051的单片机。锁存电路采用74LS373,8255A连接数码管和4*4键盘。单片机与8255A的接口设计8255A中的数据总线缓冲器为三态双向数据缓冲存储器，用于将8255A的数据线D0、D7和单片机的数据总线(PO口)
6、连接，实现单片机和接口间的数据传送。读写控制部件的接口设计：(1) /CS为片选信号，接成低电平表示8255A被选中。/CS与P2.7相连，用P2口的最高位控制8255A是否工作。即将P2.7控制为低电平。(2) RESET-复位信号，高电平有效，接在单片机的RST端。(3) /RD和/WR为读写控制信号，低电平有效。分别将两个端口接单片机的/RD和/WR(4) AI和AO-端口选择信号，分别与单片机的低两位地址线PLl和PLO相连。用于选择不同端口。采用74LS373三态锁存器，用于别离Po口第八位地址线，将它的Qo和Ql口接至8255的地址输入端Ao和A1。所以假设将Pl.2PL7和P2.
7、0P2.6全接为高电平，A口地址为07FFCH,B口地址为07FFDH,C口地址为07FFEH,控制字存放器地址为07FFFH.1.ED显示电路的设计：简易计算器需要2位8段码LED显示电路。用8051单片机经8255A扩展2位8段码LED显示器，用8255A的A口作为段码(字形代码)数据口，PBO和PBl作为位控制。键盘接口设计89C51单片机经8255A扩展4*4行列式键盘，8255A的B口和C口用于扩展键盘接口，B口高4位作为输出口，C口低4位作为输入口。设各口工作于方式零。那么8255A的工作方式控制字为10000001(8IH)键盘接口设计图键盘接口图三、软件设计系统总流程图3.1显
8、示程序设计利用LED动态显示的方法，设置显示缓冲地址和循环次数，让两个数码管从左到右依次显示，之间要调用延时子程序，但延时时间小于人的视觉暂留。程序流程图如下显示程序设计流程图3.2键盘识别程序设计实验箱提供6*4的小键盘，只使用前四列，即0-9,A-F键。A,B,C,D分别为+_“*“/键，E是等于键，F清零。其他是数字键。再利用实验箱上的LED显示器,对于即时按下的键和结果进行显示。向列扫描码逐列输出低电平，然后从行码地址读回。如果有键按下，那么相应的行值应为低，如果无键按下，由于上拉电阻的作用，行码为高。这样可以通过输出的列码和读取的行码判断按下的是什么键，在判断有键按下后，要有一定的延
9、时，防止键盘抖动。在接线时将KEY/LEDCS接到CSO上，那么列扫描地址为08002H,行扫描地址为08001Ho键盘扫描程序的流程图3.3运算程序设计四、设计体会与总结通过基于8051单片机简易计算器的设计，加深了我对单片机课程的了解，学以致用，不但回忆了过去所学，更使我了解了现在的缺乏，弥补了一些知识漏洞。更重要的是在实际设计和试验中形成了更加科学合理的认识，不断形成更为合理和具有科学性的思想方式。在这次设计中接住了互联网等途径查询相关信息，并在图书馆查阅了大量单片机资料。这不但扩展了有关单片机领域的眼界，而且完善了以往的知识体系。提高了运用知识的综合能力。五、参考文献【1】郭文川主编.
10、单片机原理与接口技术fM.北京：中国农业出版社，2007【2】何利民。MCS-51系列单片机应用系统设计ML北京：北京航空航天大学出版社，1990.143.-160o3何利民。MCS-51系列单片机应用系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社，1990.143.-160.4李华。MCS-51系列单片机实用接口技术【Ml北京：北京航空航天大学出版社，1993.148.-158=5张毅刚、彭喜源、谭晓军编著。MCS-51单片机应用设计。哈尔滨工业大学出版社6蔡明生主编。电子设计。高等教育出版社附录：PAPORTEQU07FFCH；端控制口A口PBPORTEQU07FFDH;位控制口和键盘列线输出口
11、B口PCPORTEQUQ7FFEH；键盘行码读入口C口DATAlEQU70HDATA2EQU71HDIZHIlEQU72HDIZHT2EQU73HLEDBUFEQU60H;置显示缓冲单元首地址LJMF1STARTLEDMAP:DB3FH,0611,5BH,4FH；八段管显示码DB66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H17CHDB3911,5EH,7911,71HDELAY:MOVR7,#0；延时子程序DELAYLOOP:DJNZR7,DELAYLOOPDJNZ：R6,DELAYLOOPRETDisplayled：MOVRO,井LEDBUFMOVRl1#2;共两个八段管MOVR
12、2,#02H;02H=0000OoIoB从左边开始显示LOOP:MOVDPTR,#PBPORT;位控口地址MOVA,#0MOVX:DPTR,A;将零输出到位控口，关闭所有八段管MOV,ROACALLLEDMAPMoVDPTR,ttPAPORT;段控口地址MOVX:DPTR,A;输出到段控口MOVDPTR1#PAPORTMOVA,R2MoVX:DPTR,A;显示一位八段管MOVR6,#lCALLDELAYMOVA,R2RRAMOVR2,AINCRODJNZRl,LOOPRETTESTKEY:MOVDPTR1#PBPORTMOVA1#0MOVXDPTR,AMOVDPTR1#PCPORTMOVXA,
13、DPTRCPLAANL,#OFHRETKEYTABLE:;1毫秒延时;显示下一位;输出线置零;读入键状态;高四位不用，将高四位清零;定义键码的值DBODH,OCH,OBH,OAHDBOEH503H,06H,09HDBOFH502此05乩08HDB00H,01H,04H,07HGETKEY:MOVDPTR1ttPBPORTMOVP2,DPHMOVRO,#LOW(PCPORT)MOVRl,#0000100OBMOVR2,#4KLOOP:;找出键所在的列MOVA,RlCPLAMOVXDPTR,ACPLARRAMOVRl1AMOVXAfR0CPLAANLA,#OFHJNZGOONlDJNZR2,KLO
14、OPMOVR2,#OFFHSJMPEXITGOONl:MOVRI1AMOVA,R2DECRLARLAMOVR2,MOVA,RlMOVRl,#41.OOPC:RRCAJCEXITINCR2DJNZRljLOOPCEXIT:MOVA,R2MOVDPTR1#KEYTABLEMOVCA,A+DPTRMOVR2,WAITRELEASE:MOVDPTR1#PBPORTCLRMOVXDPTR,AMOVR6,#10CALLDELAYCALLTESTKEYJNZWAITRELEASEMOVA,R2RET；该列有键入；没有键按下，返回OFFH;键值=列X4+行jR2=(R2-l)*4;Rl中为读入的行值；移位找出
15、所在行;R2=R2+行值；取出键码START:MOVSP1#4OHMOVLEDBUF+O,#0MOVLEDBUF+1,#03FHMLOOP:callDisplayledCALLTESTKEYJZMLOOPCALLGETKEYJISUAN:MOVR3,ACJNER3,#0FH,QUMOVR3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00HMOVDATAl,#00HMOVDT2,#00HMOVDIZHIltWOOHMOVDIZHI2,#00HMOVLEDBUF+O,#0MOVLEDBUF+l,ttO3FHLJMPMLOOPQU:CLRCCJNER3,#OAH,FOLLOWFOLLOW:JCSHU
16、ZI1.JMPGNSHUZI:MOVA,R4JNZSHUZIlMOVA,R3MOVDATAIjA1.JMPXSSHUZIl:MOVA,R3MOVDATA2,A1.JMPXSGN:MOVR4,SOlHCJNER3,#OEH,JIAMOVR4,#00h；显示；有键入？:无键入，继续显示；读入键码；判断是否为清零键?；清零；判断是数字键还是功能键?；R3G0,说明是数字键；判断是否有运算符输入，；有就将数值存在DATA2；显示第一次输入的数值；显示第二次输入的数值;将OlH给R4,说明己有运算符输入；判断键值是否为=?;将R4清零MOV,DIZHIlMOVDPH1AMOVA,DIZHI2；执行=MO
17、VDPL,AMOVA1#00HJMPA+DPTRJA:CJNER3,#OAH,JN序首地址MOVDPTR1#JIAMOVA,DPHMOVDIZHIl,AMOVA1DPLMOVDIZHI2,LJMPMLOOPJN:CJNER3,#OBH,CE序首地址存MOVDPTR1#JIANMOVA,DPHMOVDIZHIl,AMOVA,DPLMOVDIZHI2,ALJMPMLOOPCE:CJNER3,#OCH,CU序首地址存在MOVDPTR,JtCHENGMOVA,DPHMOVDIZHIl,AMOVA,DPLMOVDIZHI2,ALJMPMLOOPCu:CJNER3,#ODH,ZHUAN序首地址存在；转到本
18、次输入的算法程序；假设键值为+那么将+的程;存在DIZHIl和DIZHI2中；假设键值为“-那么将“-的程;DlZHII和DlZHl2中;假设键值为*那么将“*的程;址存在DIZHIl和DIZHI2中MOVDPTR,#CHUMOVA,DPHMOVDIZHIl,AMOVA,DPL；假设键值为“/那么将/的程;存在DlZHII和DlZHI2中MOVDIZHI2,ZHUAN:LJMPMLOOPJIA:MOVA，DATAl;加法程序ADDA,DTA21.JMPXSJIAN:MOVA,DATAl;减法程序SUBB,DTA21.JMPXSCHENG:MOVA1DATAl;乘法程序MOVB,DTA2MULAB1.JMPXSCHU:MOVA,DTA1；除法程序MOVB,DATA2DIVABXS:MOVB,#10;显示个位数字DIVABMOVR5,AMOVA,BMOVDPTR1*LEDMAPMOVCA,A+DPTRMOVLEDBUF+1,AMOVA1R5FRIST:CJNEA,#0,NEXT1.JMPMLOOP；运算完后继续扫描键盘NEXT:MOVB,#10;显示十位数字DIVABMOVR5,AMOVA,BMOVDPTR1#LEDMAPMOVCA,A+DPTRMOVLEDBUF+O,AMOVA,R51.JMPFRISTEND
