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基于51的简单计算器设计

分类： 嵌入式

2014-10-29 19:19:47

原文地址：基于51的简单计算器设计 作者：一生有你llx

/******************************************************/

基于MCS-51的简易计算器

/******************************************************/

整体规划（1课时）

1、用protues进行原理图绘制

2、用keil软件进行代码编写与调试

3、Keil + protues进行仿真实验

4、处理器采用Atmel公司的AT89C51，晶振频率12MHz，源代码用C语言编写

5、此项目可以分为3个模块：LCD1602显示部分、按键扫描部分、核心计算部分

LCD1602模块（3课时）

1、阅读LCD1602手册，明白每一个引脚的用途，按照手册连接原理图


2、仔细阅读1602控制指令，编写LCD1602控制程序

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置
指令2：光标复位，光标返回到地址00H
指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效

指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符

指令7：字符发生器RAM地址设置

指令8：DDRAM地址设置

指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据

指令11：读数据

LCD1602控制程序

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <reg52.h>
  2. #include <lcd_1602.h>
  3. #define uchar unsigned char

  5. float power(int num, int p);
  6. int powerr(int num, int p);

  8. //RS 高电平选择数据 低电平选择命令/地址
  9. //R/W 高电平读             低电平写

  11. uchar code cmd[] = {
  12.                         0x01,    //清屏
  13.                         0x02,    //光标返回00h
  14.                         0x06,    //开显示，无光标，不闪烁    
  15.                         0x38    //8位总线，双行显示，5*7阵列
  16.                     };

  18. void delay_1ms();
  19. void delay_10us();

  21. int lcd_1602_busy()    //读忙信号
  22. {
  23.     uchar tmp;
  24.     P0 = 0xff;         //将P0口设置为输出
  25.     LCD_1602_RW = 1;
  26.     LCD_1602_RS = 0;

  28.     LCD_1602_EN = 1;
  29.     delay_10us();
  30.     tmp = P0;
  31.     LCD_1602_EN = 0;

  33.     return (bit)(0x80 & tmp);

  35. }

  37. void lcd_1602_write_cmd(uchar cmd) //发送命令\地址
  38. {
  39.       while(lcd_1602_busy());

  41.     LCD_1602_RW = 0;
  42.     LCD_1602_RS = 0;
  43.     P0 = cmd;

  45.     LCD_1602_EN = 1;
  46. //    P0 = cmd;
  47.     delay_10us();
  48.     LCD_1602_EN = 0;    
  49. }

  51. void lcd_1602_write_data(uchar dat)    //发送数据
  52. {
  53.     while(lcd_1602_busy());

  55.     LCD_1602_RW = 0;
  56.     LCD_1602_RS = 1;
  57.     P0 = dat;

  59.     LCD_1602_EN = 1;
  60. //    P0 = dat;
  61.     delay_10us();
  62.     LCD_1602_EN = 0;    
  63. }

  65. void lcd_1602_init() //lcd初始化
  66. {
  67.     lcd_1602_write_cmd(0x01);
  68.     lcd_1602_write_cmd(0x0c);
  69.     lcd_1602_write_cmd(0x38);
  70.     lcd_1602_write_cmd(0x01);
  71.     delay_1ms();
  72. }    

  74. void lcd_1602_write_char(uchar x, uchar y, uchar dat)//写字符
  75. {
  76.     if(x == 0)
  77.     {
  78.         lcd_1602_write_cmd(0x80 + y%16);
  79.         lcd_1602_write_data(dat);    
  80.     }
  81.     else
  82.     {
  83.         lcd_1602_write_cmd(0xc0 + y%16);
  84.         lcd_1602_write_data(dat);    
  85.     }
  86. }                                

  88. void lcd_1602_write_string(uchar x, uchar y, uchar *string)//写字符串
  89. {
  90.     while(*string != '\0')
  91.     {
  92.         lcd_1602_write_char(x, y++, *(string++));
  93.     }
  94. }

  96. void lcd_1602_write_num(uchar x, uchar y, float num)//写数字
  97. {
  98.     int i;
  99.     int nu = (int)num;

  101.     char string[5];
  102.     for(i=0; i<4; i++)
  103.     {
  104.         string[i] = nu/powerr(10, 3-i) + '0';
  105.         nu = nu % powerr(10, 3-i);
  106.         if(nu < 10)
  107.             string[i+1] = nu + '0';
  108.     }
  109.     string[4] = '\0';
  110.     lcd_1602_write_string(x, y, string);
  111. }

  113. int powerr(int num, int p) //求num的p次方
  114. {
  115.     int sum = 1;
  116.     
  117.     while(p)
  118.     {
  119.         sum = sum*num;
  120.         p--;
  121.     }

  123.     return sum;
  124. }

按键模块

1、阅读课本第10章按键扫描方法

2、绘制按键原理图

3、编写按键扫描程序

点击(此处)折叠或打开

  1. /**************************************************
  2. 函数功能：按键扫描
  3. 实现4*4键盘扫描，记录下每一个按键
  4. *****************************************************/
  5. int keyscan()
  6. {
  7.      
  8.     P3=0xfe;
  9.     temp=P3;
  10.     temp = temp & 0xf0;
  11.     if(temp!=0xf0)
  12.     {
  13.           delay(10);
  14.           if(temp!=0xf0)
  15.      {    
  16.          temp=P3;
  17.          switch(temp)
  18.      {
  19.          case 0xee:
  20.          key = '1';
  21.          break;
  22.     
  23.          case 0xde:
  24.          key = '2';
  25.          break;
  26.         
  27.          case 0xbe:
  28.          key = '3';
  29.          break;
  30.     
  31.          case 0x7e:
  32.          key = '+';
  33.          break;
  34.      }
  35.      while(temp!=0xf0)
  36.      {
  37.          temp=P3;
  38.          temp=temp&0xf0;
  39.          beep=0;
  40.      }
  41.          beep=1;
  42.             return 1;
  43.      }
  44.     }
  45.     P3=0xfd;    
  46.     temp=P3;
  47.     temp=temp&0xf0;
  48.     if(temp!=0xf0)
  49.     {
  50.           delay(10);
  51.           if(temp!=0xf0)
  52.           {
  53.             temp=P3;
  54.             switch(temp)
  55.             {
  56.                   case 0xed:
  57.                        key='4';
  58.                        break;

  60.                   case 0xdd:
  61.                        key='5';
  62.                        break;

  64.                   case 0xbd:
  65.                        key='6';
  66.                        break;

  68.                   case 0x7d:
  69.                        key='-';
  70.                        break;
  71.              }
  72.              while(temp!=0xf0)
  73.              {
  74.                    temp=P3;
  75.                    temp=temp&0xf0;
  76.                    beep=0;
  77.              }
  78.              beep=1;
  79.             return 1;
  80.           }
  81.     }
  82.     P3=0xfb;
  83.     temp=P3;
  84.     temp=temp&0xf0;
  85.     if(temp!=0xf0)
  86.     {
  87.           delay(10);
  88.           if(temp!=0xf0)
  89.           {
  90.             temp=P3;
  91.             switch(temp)
  92.             {
  93.                   case 0xeb:
  94.                        key='7';
  95.                        break;

  97.                   case 0xdb:
  98.                        key='8';
  99.                        break;
  100.             
  101.                   case 0xbb:
  102.                        key='9';
  103.                        break;

  105.                   case 0x7b:
  106.                        key='*';
  107.                       break;
  108.              }
  109.             while(temp!=0xf0)
  110.              {
  111.                    temp=P3;
  112.                    temp=temp&0xf0;
  113.                    beep=0;
  114.              }
  115.              beep=1;
  116.             return 1;
  117.           }
  118.     }
  119.     P3=0xf7;
  120.     temp=P3;
  121.     temp=temp&0xf0;
  122.     if(temp!=0xf0)
  123.     {
  124.           delay(10);
  125.           if(temp!=0xf0)
  126.           {
  127.             temp=P3;
  128.             switch(temp)
  129.             {
  130.                   case 0xe7:
  131.                        key = '0';
  132.                     lcd_1602_write_data(key);
  133.                        break;

  135.                   case 0xd7:
  136.                        key='.';
  137.                     lcd_1602_write_data(key);
  138.                        break;

  140.                   case 0xb7:
  141.                        key='=';
  142.                        break;

  144.                   case 0x77:
  145.                        key='/';
  146.                        break;
  147.             }
  148.              while(temp!=0xf0)
  149.              {
  150.                    temp=P3;
  151.                    temp=temp&0xf0;
  152.                    beep=0;
  153.              }
  154.              beep=1;
  155.             return 1;
  156.           }
  157.     }
  158.     return 0;
  159. }

核心计算模块

1、测试LCD1602显示程序是否正确

2、测试按键扫描程序是否正确

3、在Linux环境下调试计算程序。

首先将扫描到的按键存储在数组中，然后从数组提取操作数和操作码，调用计算子程序进行计算，最后输入计算结果。

以上过程需要先在Linux环境下模拟，因此需要少许Linux知识。

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <reg51.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <calculate.h>

  5. extern uchar key;

  7. int f = 0;
  8. int str_len = 0;
  9. int operand_num = 0;
  10. int operator_num = 0;
  11. float end = 0.0;
  12. int a = 0, b = 0;

  14. char xdata input[100];
  15. float xdata operand[10]={0};                
  16. char xdata operator[10];    
  17.                     
  18. void get_operand(char *string);            
  19. void str_int(char *str, float num[]);

  21. float power(int num, int p);
  22. float powe(int p);
  23. float operat();

  25. void cmg88()//关数码管，点阵函数
  26. {
  27.     DU=1;
  28.     P0=0X00;
  29.     DU=0;
  30. }

  32.  #if 0
  33. void main()
  34. {
  35.     cmg88();
  36.     lcd_1602_init();
  37.     delay_1ms();
  38.     lcd_1602_write_char(0, 13, '0');
  39.     
  40.     while(1)
  41.     {
  42.         while(!keyscan());

  44.         if((key >= '0' && key <= '9') || key == '.') //显示扫描到的数字，不显示运算符号
  45.             lcd_1602_write_char(0, str_len, key);
  46.             
  47.         input[str_len] = key;
  48.         str_len ++;
  49.         if((key > '9' || key < '0') && key != '.') //扫描到+-/*
  50.         {
  51.             get_operand(input); //获取操作数
  52.             operator[operator_num] = key; //操作码保存在数组中
  53.             operator_num ++;
  54.             f++;

  56.             if(f>1)
  57.             {
  58.                 operat(); //扫描到2个以上操作码，进行运算
  59.                 lcd_1602_write_num(1, 0, end); //显示得到的结果
  60.             }
  61.         }
  62.     }     
  63. }

  65. /*****************************************************************
  66. 函数功能：获取操作数，并将小数点过滤
  67. ******************************************************************/
  68. void get_operand(char *string)
  69. {
  70.     int i;
  71.     char str[20] = {' '};
  72.     for(i=0; i<str_len; i++)
  73.     {
  74.         if((string[i] > '9' || string[i] < '0') && string[i] != '.')
  75.         {
  76.             str[i] = '\0';
  77.             lcd_1602_write_cmd(0x01);
  78.             break;
  79.         }
  80.         str[i] = string[i];
  81.     }
  82.     str_int(str, operand);
  83.     str_len = 0;
  84.     operand_num ++;
  85. }
  86. /*****************************************************************
  87. 函数功能：字符串转浮点数
  88.          LCD1602只能显示字符，按键扫描到的也是字符
  89.          所有的字符都必须转换为数字彩能参加运算
  90. ******************************************************************/
  91. void str_int(char *str, float num[])
  92. {
  93.     int i = 0, len_i = 0, len_f= 1, j = 0;
  94.     while(1)
  95.     {
  96.         if(str[i] == '.')
  97.             break;
  98.         if(str[i] == '\0')
  99.             break;
  100.         i++;
  101.     }
  102.     len_i = i;
  103.     while(len_i)
  104.     {
  105.         num[operand_num] += (str[len_i-1]-'0')*power(10, j);
  106.         j++;
  107.         len_i--;
  108.     }
  109.     j = 1;
  110.     while(str[i] == '.')
  111.         i++;
  112.     
  113.     while(str[i] != '\0')
  114.     {
  115.         num[operand_num] += (str[i]-'0')*powe(j);
  116.         j++;
  117.         i++;
  118.     }
  119. }
  120. /*****************************************************************
  121. 函数功能：求一个数的n次方
  122. ******************************************************************/
  123. float power(int num, int p)
  124. {
  125.     float sum = 1;
  126.     
  127.     while(p)
  128.     {
  129.         sum = sum*num;
  130.         p--;
  131.     }

  133.     return sum;
  134. }
  135. /*****************************************************************
  136. 函数功能：求10 的-n次方
  137. ******************************************************************/
  138. float powe(int p)
  139. {
  140.     float sum = 1;
  141.     while(p)
  142.     {
  143.         sum = sum/10;
  144.         p--;
  145.     }

  147.     return sum;
  148. }

  150. /*****************************************************************
  151. 函数功能：计算过程
  152. ******************************************************************/
  153. float operat()
  154. {
  155.     if(b == 0)
  156.     {
  157.         switch (operator[a])
  158.         {
  159.             case '+':                
  160.                 end = operand[b] + operand[b+1];
  161.                 break;
  162.             case '-':                
  163.                 end = operand[b] - operand[b+1];
  164.                 break;
  165.             case '*':                
  166.                 end = operand[b] * operand[b+1];
  167.                 break;
  168.             case '/':                
  169.                 end = operand[b] / operand[b+1];
  170.                 break;
  171.             default:
  172.                 break;
  173.         }
  174.         b = 2;
  175.         a++;

  177.         return end;
  178.     }
  179.     if(b != 0 )
  180.     {
  181.         switch (operator[a])
  182.         {
  183.             case '+':                
  184.                 end = end + operand[b];
  185.                 break;
  186.             case '-':                
  187.                 end = end - operand[b];
  188.                 break;
  189.             case '*':                
  190.                 end = end * operand[b];
  191.                 break;
  192.             case '/':                
  193.                 end = end / operand[b];
  194.                 break;
  195.             default:
  196.                 break;
  197.         }
  198.         a++;
  199.         b++;

  201.         return end;
  202.     }
  203. }
  204.   #endif

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