1、引言說(shuō)起計(jì)算器，值得我們驕傲的是，最早的計(jì)算工具誕生在中國(guó)。中國(guó)古代最早采用的一種計(jì)算工具叫籌策，又被叫做算籌。這種算籌多用竹子制成，也有用木頭，獸骨充當(dāng)材料的。約二百七十枚一束，放在布袋里可隨身攜帶。直到今天仍在使用的珠算盤(pán)，是中國(guó)古代計(jì)算工具領(lǐng)域中的另一項(xiàng)發(fā)明，明代時(shí)的珠算盤(pán)已經(jīng)與現(xiàn)代的珠算盤(pán)幾乎相同。17世紀(jì)初，西方國(guó)家的計(jì)算工具有了較大的發(fā)展，英國(guó)數(shù)學(xué)家納皮爾發(fā)明的"納皮爾算籌"，英國(guó)牧師奧卻德發(fā)明了圓柱型對(duì)數(shù)計(jì)算尺，這種計(jì)算尺不僅能做加減乘除、乘方、開(kāi)方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)，指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)，這些計(jì)算工具不僅帶動(dòng)了計(jì)算器的發(fā)展，也為現(xiàn)代計(jì)算器發(fā)展奠定了良好

2、的基礎(chǔ)，成為現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用廣泛的計(jì)算工具。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本任務(wù)是個(gè)簡(jiǎn)易的兩位數(shù)的四則運(yùn)算，程序都是根據(jù)教材內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)中的程序參考編寫(xiě)而成，在功能上還并不完善，限制也較多。本任務(wù)重在設(shè)計(jì)構(gòu)思與團(tuán)隊(duì)合作，使得我們用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將更強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Int

3、el公司將其MCS 51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開(kāi)發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。

4、手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可.用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！.

5、它主要是作為控制部分的核心部件。2 / 25設(shè)計(jì)方案及原理 1.首先賦予顯示緩沖初始值00 00，并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元清零。2.主程序調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，判斷鍵值，是數(shù)字第一次直接賦予23H單元，如是第二次輸入數(shù)字，則把第一次值乘十后與第二次值相加，結(jié)果存儲(chǔ)到23H單元，并R4計(jì)數(shù)2次，表示已輸入兩位，掃描鍵值時(shí)就不在賦值和顯示。等待運(yùn)算符號(hào)的按下，按下等于號(hào)就直接與零計(jì)算并顯示，如加減乘除就R5加一 并把R4清零，表示可以輸入下一操作數(shù)，與第一次相同，并等待等于鍵按下。清零鍵則不管在任何情況下都清零，相當(dāng)與軟復(fù)位。3.在掃描完鍵盤(pán)后，調(diào)用數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)換子程序，并選擇，由于本任務(wù)是兩位四則運(yùn)算，只有

6、乘法中結(jié)果會(huì)超出FFH的范圍，在此就是選擇處理方式，超出范圍則跳過(guò)數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)換子程序，未超出則調(diào)用數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)換子程序，兩種選擇都是要把值轉(zhuǎn)換為七段碼。4.調(diào)用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示子程序，顯示數(shù)值，重新循環(huán)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、LED接口電路簡(jiǎn)易計(jì)算器需要2位8段碼LED顯示電路。用8031單片機(jī)經(jīng)8255A擴(kuò)展2位8段碼LED顯示器，用8255A的A口作為段碼（字形代碼）數(shù)據(jù)口，PB0和PB1作為位控制端口。在位控制口加集電極開(kāi)路的反相高壓驅(qū)動(dòng)器74LS06以提供驅(qū)動(dòng)LED顯示器所需的足夠大的電流，然后接至各數(shù)碼顯示器的共陰極端。同理，在段碼數(shù)據(jù)口集電極開(kāi)路的正相高壓驅(qū)動(dòng)器74LS07提供足夠大的電流，

7、然后接到數(shù)碼顯示器的各段。邏輯電路結(jié)構(gòu)如下： 2、鍵盤(pán)接口電路簡(jiǎn)易計(jì)算器需要4*4的行列式鍵盤(pán)。用8031單片機(jī)經(jīng)8255A擴(kuò)展4*4行列式鍵盤(pán)，8255A的B口和C口用于擴(kuò)展鍵盤(pán)接口，B口高4位作為輸出口，C口低4位作為輸入口。邏輯電路結(jié)構(gòu)如下：3、計(jì)算器邏輯電路圖將LED接口電路和鍵盤(pán)接口電路結(jié)合到一起就是簡(jiǎn)易計(jì)算器的邏輯電路圖，如下：三、軟件設(shè)計(jì)1、LED顯示程序設(shè)計(jì)LED顯示器由七段發(fā)光二極管組成，排列成8字形狀，因此也成為七段LED顯示器，器排列形狀如下圖所示：為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，即字形代碼。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供的字形代碼的

8、長(zhǎng)度正好是一個(gè)字節(jié)。簡(jiǎn)易計(jì)算器用到的數(shù)字09的共陰極字形代碼如下表：09七段數(shù)碼管共陰級(jí)字形代碼顯示字型gfedcba段碼001111113fh1000011006h210110115bh310011114fh4110011066h511011016dh611111017dh7000011107h811111117fh911011116fh2位LED顯示的程序框圖如下：2、讀鍵輸入程序設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)輸入功能和命令處理功能，每個(gè)鍵都有其處理子程序，為此每個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)碼鍵碼。為了得到被按鍵的鍵碼，現(xiàn)使用行掃描法識(shí)別按鍵。其程序框圖如下：3、主程序設(shè)計(jì) （1）數(shù)值送顯示緩沖程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易計(jì)

9、算器所顯示的數(shù)值最大位兩位。要顯示數(shù)值，先判斷數(shù)值正負(fù)，如果是負(fù)值，則符號(hào)位顯示“-”，然后將數(shù)值除以10，余數(shù)送顯最最低位，判斷商是否為0，若為0則返回，若不為0，則將商除以10，將余數(shù)送顯高位。程序框圖如下： （2）運(yùn)算主程序設(shè)計(jì) 首先初始化參數(shù)，送LED低位顯示“0”，高位不顯示。然后掃描鍵盤(pán)看是否有鍵輸入，若有，讀取鍵碼。判斷鍵碼是數(shù)字鍵、清零鍵還是功能鍵（“+”“-”“*”“/”“=” ），是數(shù)值鍵則送LED顯示并保存數(shù)值，是清零鍵則做清零處理，是功能鍵則又判斷是“=”還是運(yùn)算鍵，若是“=”則計(jì)算最后結(jié)果并送LED顯示，若是運(yùn)算鍵則保存相對(duì)運(yùn)算程序的首地址。運(yùn)算主程序框圖如下所示：4

10、、簡(jiǎn)易計(jì)算器源程序OUTBIT equ 07FFDh ; 位控制口OUTSEG equ 07FFCh ; 段控制口IN equ 07FFEh ; 鍵盤(pán)讀入口data1 equ 70hdata2 equ 71hdizhi1 equ 72hdizhi2 equ 73hLEDBuf equ 60h ; 顯示緩沖 ljmp StartLEDMAP: ; 八段管顯示碼 db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71hDelay: ; 延時(shí)子程序 mov r7, #0DelayLoop:

11、djnz r7, DelayLoop djnz r6, DelayLoop retDisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #2 ; 共2個(gè)八段管 mov r2, #00000010b ; 從左邊開(kāi)始顯示Loop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 關(guān)所有八段管 mov a, r0 mov dptr, #OUTSEG movx dptr, a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a ; 顯示一位八段管 mov r6, #1 call Delay mov a, r2 ; 顯

12、示下一位 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop retTestKey: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 輸出線置為0 mov dptr, #IN movx a, dptr ; 讀入鍵狀態(tài) cpl a anl a, #0fh ; 高四位不用 retKeyTable: ; 鍵碼定義 db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah db 0eh, 03h, 06h, 09h db 0fh, 02h, 05h, 08h db 00h, 01h, 04h, 07hGetKey: mov dptr, #OUTBIT mov

13、 P2, dph mov r0, #Low(IN) mov r1, #00100000b mov r2, #4KLoop: mov a, r1 ; 找出鍵所在列 cpl a movx dptr, a cpl a rr a mov r1, a ; 下一列 movx a, r0 cpl a anl a, #0fh jnz Goon1 ; 該列有鍵入 djnz r2, KLoop mov r2, #0ffh ; 沒(méi)有鍵按下, 返回 0ffh sjmp ExitGoon1: mov r1, a ; 鍵值 = 列 X 4 + 行 mov a, r2 dec a rl a rl a mov r2, a ;

14、 r2 = (r2-1)*4 mov a, r1 ; r1中為讀入的行值 mov r1, #4LoopC: rrc a ; 移位找出所在行 jc Exit inc r2 ; r2 = r2+ 行值 djnz r1, LoopCExit: mov a, r2 ; 取出鍵碼 mov dptr, #KeyTable movc a, a+dptr mov r2, aWaitRelease: mov dptr, #OUTBIT ; 等鍵釋放 clr a movx dptr, a mov r6, #10 call Delay call TestKey jnz WaitRelease mov a, r2 r

15、etStart: mov sp, #40h mov LEDBuf+0, #0 mov LEDBuf+1, #03fh mov dptr, #7FFFh mov a, #89h movx dptr, aMLoop: call DisplayLED ; 顯示 call TestKey ; 有鍵入? jz MLoop ; 無(wú)鍵入, 繼續(xù)顯示 call GetKey ; 讀入鍵碼Jisuan: mov r3, a cjne r3, #0fh, Qita ;判斷是否為清零鍵? mov r3, #00h ;清零 mov r4, #00h mov r5, #00h mov data1, #00h mov d

16、ata2, #00h mov dizhi1, #00h mov dizhi2, #00h mov LEDBuf+0, #0 mov LEDBuf+1, #03fh ljmp MLoopQita: clr c cjne r3, #0ah ,follow ;判斷是數(shù)字鍵還是功能鍵?follow: jc Shuzi ljmp GnShuzi: mov a, r4 ;判斷是否已有運(yùn)算符輸入，沒(méi)有就將數(shù)值存在jnz Shuzi2 data1，有就將數(shù)值存在data2 mov a, r3 mov data1, a ljmp Xs ;顯示第一次輸入的數(shù)值Shuzi2: mov a, r3 mov data2

17、, a ljmp Xs ;顯示第二次輸入的數(shù)值Gn: mov r4, #01h ;將01h給r4，說(shuō)明已有運(yùn)算符輸入 cjne r3, #0eh, Ja ;判斷鍵值是否為“=”? mov r4, #00h ;將r4清零 mov a, dizhi1 ;執(zhí)行“=” mov dph, a mov a, dizhi2 mov dpl, a mov a, #00h jmp a+dptr ;轉(zhuǎn)到本次輸入的算法程序Ja: cjne r3, #0ah, Jn ;若鍵值為“+”則將“+”的程序首地址存在mov dptr, #Jia dizhi1和dizhi2中 mov a, dph mov dizhi1, a

18、mov a, dpl mov dizhi2, a ljmp MLoop Jn: cjne r3, #0bh, Ce ;若鍵值為“-”則將“-”的程序首地址存mov dptr, #Jian dizhi1和dizhi2中 mov a, dph mov dizhi1, a mov a, dpl mov dizhi2, a ljmp MLoop Ce: cjne r3, #0ch, Cu ;若鍵值為“*”則將“*”的程序首地址存在mov dptr, #Cheng dizhi1和dizhi2中 mov a, dph mov dizhi1, a mov a, dpl mov dizhi2, a ljmp

19、MLoop Cu: cjne r3, #0dh, Zhuan ;若鍵值為“/”則將“/”的程序首地址存在mov dptr, #chu dizhi1和dizhi2中 mov a, dph mov dizhi1, a mov a, dpl mov dizhi2, aZhuan: ljmp MLoop Jia: mov a, data1 ;加法程序 add a, data2 ljmp XsJian: mov a, data1 ;減法程序 subb a, data2 ljmp XsCheng: mov a, data1 ;乘法程序 mov b, data2 mul ab ljmp XsChu: mov

20、 a, data1 ;除法程序 mov b, data2 div abXs: mov b, #10 ;顯示個(gè)位數(shù)字 div ab mov r5, a mov a, b mov dptr,#LEDMap movc a, a+dptr mov LEDBuf+1,a mov a, r5First: cjne a,#0,Next ljmp MLoop ;運(yùn)算完后繼續(xù)掃描鍵盤(pán)Next: mov b,#10 ;顯示十位數(shù)字 div ab mov r5, a mov a, b mov dptr, #LEDMap movc a, a+dptr mov LEDBuf+0, a mov a, r5 ljmp First end硬件連線圖 總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的