模拟计算器数字输入及显示课程设计

摘要

本设计是一个实现加、减、乘、除的计算器，它的硬件主要由四部分组成，一个AT89C51单片机芯片，一个八位共阳极的数码管，一个4*4的键盘，一个排阻(10K)做P0口的上拉电阻（接线图在附录2），它可以实现结果低于65535的加、减、乘、除运算。

显示部分:采用动态显示，由八位共阳极数码管通过P0口，P2口与单片机相连，数码管的A,B,C,D,E,F,G,DP分别依次与单片机的P0.0—P0.7相连，P0口做为单片机的字码控制端，数码管的1，2，3，4，5，6，7，8各引脚分别与单片机的P2.0—P2.7相连，P2口作为数码管的位控制端。

按键部分：采用4*4键盘。采用软件识别键值并执行相应的操作，键盘的第0行到第3行依次与单片机的P3.4—P3.7管脚相连,键盘的第0列到第3列依次与单片机的P1.0—P1.3管脚相连,程序运行时依次扫描各行，查询是否有键按下，如果有则进入键盘识别处理程序，实现相应的运算，然后通过数码管输出结果，如果没有按键就调用显示程序显示一个0，等待按键按下，在进入按键扫描程序。

执行过程：开机即显示0，等待键入数值，当键入数字，将通过数码管显示出来，在键入＋、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当在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。注：结果不能超出65535。（具体操作见后面仿真图）

目录

1 概述

1.1MCS-51单片机在自动化仪表中的作用 (3)

1.2掌握单片机仿真软件Proteus的使用方法 (3)

1.3设计方法 (3)

1.4基本功能 (4)

2 系统总体方案及硬件设计

2.1计算器总体思想 (5)

2.2硬件的选择与连接 (6)

3 软件设计

3.1显示程序设计 (7)

3.2键盘识别程序设计 (8)

3.3运算程序设计 (10)

3.4风鸣器程序设计 (10)

4 Proteus软件仿真 (12)

5课程设计体会 (16)

参考文献 (18)

附1：源程序代码 (19)

附2：计算器模拟系统电路图 (31)

1 概述

1.1MCS-51单片机在自动化仪表中的作用

单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专用的硬件和软件。

近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。

1.2 掌握单片机仿真软件Proteus的使用方法

Proteus 软件具有强大的多窗口、多文件的编辑器、微控制器的集成开发环境、一系列的集成开发工具、图形界面调试器、混合模式的模拟及数字电路仿真器、代码质量检查器等。硬件和应用软件能进行并发仿真。最主要的一点是它能以单片机为核心仿真出包括模拟元器件在内的一些动态外设(按键,LED ,液晶显示器等) ,具有图形显示和波形显示的功能。因此,Proteus 不仅仅是一个微处理器的仿真软件,它所支持的大量常用芯片模型为单片机和其他芯片协同仿真复杂的完整系统提供了极大的方便。Proteus 在完整的系统仿真方面是其他单片机仿真软件所不能独立完成的。这时,Proteus 为我们提供的不仅仅是一个单片机的仿真环境,称其为一个虚拟的单片机实验室是完全合适的,只要我们能充分的利

用Proteus提供的实验器件就可以完成一个具有相当集成性的单片机系统。

1.3设计方法

本设计是一个实现加、减、乘、除的计算器，它的硬件主要由四部分组成，一个AT89C51单片机芯片，一个八位共阳极的数码管，一个四乘四的键盘，一个排阻做P0口的上拉电阻（接线图在附录2），它可以实现结果低于65535的加、减、乘、除运算。

采用动态显示，由八位共阳极数码管通过P0口，P2口与单片机相连，数码管的A,B,C,D,E,F,G,DP分别依次与单片机的P0.0—P0.7相连，P0口做为字码控制端，数码管的1，2，3，4，5，6，7，8各引脚分别与单片机的P2.0—P2.7相连，P2口做为数码管的位控制端，动态显示是每次数码管只显示一位，由于人的视觉停留是0.05到0.2秒之间，当数码管依次点亮各个位时，使循环的频率高于人的视觉停留时间，人们就会认为数码管是同时点亮的，就可以达到动态显示的效果。

采用4*4键盘。采用软件识别键值并执行相应的操作，键盘的第0行到第3行依次与单片机的P3.4—P3.7管脚相连,键盘的第0列到第3列依次与单片机的P1.0—P1.3管脚相连,程序运行时依次扫描各行，查询是否有键按下，如果有则进入键盘识别处理程序，实现相应的运算，然后通过数码管输出结果，如果没有按键就调用显示程序显示一个0，等待按键按下，在进入按键扫描程序。这样循环执行。

1.4基本功能

1.计算器可显示8位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0”，其余位全部不显示；

2.第一次按下时，显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三次按下时，显示“D1D2D3”，8个全显示完毕，再按下按键下时，给出“嘀”提示音，并且返回初始显示状态。

2 系统总体方案及硬件设计

2.1计算器总体思想

很高兴做这个课程设计，因为学了半学期的单片机终于可以练练手了，我特别喜欢单片机，特喜欢编程，一直很向往编程，这是我编的第一个程序，我想这将是我编程生涯的开始，在编这个程序时，遇到了很多麻烦，我没有气馁过，因为我对自己有信心，终于如愿完成了课程设计。