简易计算器设计报告样本

1602液晶显示计算器设计报告10月一、摘要计算器是人们寻常生活最常用电子产品之一，应用广泛，功能强大。

本次咱们小组设计制作了一种简易计算器，可以在-9999999~9999999范畴内进行整数、x=b类型方程。

该计算器以AT89C51单片机芯片小数四则运算运算，并求解ax+e作为核心，采4*4矩阵键盘作为输入，将数据输入单片机内部解决，用LCD1602工业字符液晶显示出运算和成果。

进行显示。

通过检查可以实现预设功能，具备很高实用价值。

核心词：单片机；简易计算器；AT89C51；LCD1602。

本设计具备如下功能：1、可以实现-9999999~9999999范畴内整数，小数基本运算（超过范畴后报错）。

2、储存运算成果，掉电不丢失。

3、实现6位及以上有效数字。

4、解ax+e x=b方程。

5、可以持续运算，即上次运算成果作为下次输入。

6、可以在一次操作中持续运算。

二、方案论证方案描述：方案一：以51单片机为核心，4*4矩阵键盘输入，数码管显示输入数字和运算成果。

方案二：以51单片机为核心，4*4矩阵键盘输入，LCD1602显示输入数字和运算成果。

方案比较与选取：LCD1602作为一种成熟产品，使用简朴，模式固定，便于移植到各种类型程序，又有微功耗、体积小、显示内容丰富超薄轻巧等长处，而数码管虽然亮度高，但是操作复杂、能耗高、且不能显示符号，本设计对亮度规定不是特别高，故采用方案二。

三、解方程算法ax+e x=b为非线性方程，采用牛顿法迭代求解。

原理是运用泰勒公式在X0处展开，且展开到一阶，即f(X)=f(X0)+(X- X0)f’(X0),求解X=X1= X0-f(X0)/f’(X0),进而推出Xn+1=Xn-f(Xn)/f’(Xn)。

通过迭代，这个式子必然在f(x)=0时候收敛，进而得到方程解。

四、电路与程序系统构成：电源系统，复位电路，晶振电路，4*4矩阵键盘，独立按键，STC80C52，LCD1602。

详细设计如下：1、复位电路S17 1K2、键盘电路3、晶振电路4、1602显示屏1602 5、STC89C52电路6、电源电路系统软件与流程图：1）、总流程图使用阐明：1、接入电源，按下电源开关后进入上次关闭时界面（计算或解方程界面）。

2、计算时，输入数字和符号，按等号键输出成果，超过运算范畴则报错，按AC 键退出；3、解方程时，先输入参数a，b，按等号键确认，后输出ax+e x=b解。

按任意键继续解方程。

4、在任意时刻短按mode键进入菜单界面，按1进入计算界面，按2进入解方程界面。

5、长按mode键为记忆功能，即显示上次计算成果。

测试方案及成果:1、菜单界面2、加法运算3、减法运算4、乘法运算5、除法运算6、持续运算7、上次运算成果作为下次输入8、报错9、解方程10、记忆功能参照书目《新概念51单片机C语言教程》电子工业出版社附录源代码：//键盘接P3，1602接P0，STC89C58RC//by-FCY -10#include<reg52.h> //单片机头文献#include<math.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RdCommand 0x01 //定义ISP操作命令#define PrgCommand 0x02#define EraseCommand 0x03#define Error 1#define Ok 0#define WaitTime 0x01 //定义CPU等待时间sfr ISP_DATA=0xe2；//寄存器声明sfr ISP_ADDRH=0xe3;sfr ISP_ADDRL=0xe4;sfr ISP_CMD=0xe5;sfr ISP_TRIG=0xe6;sfr ISP_CONTR=0xe7;sbit lcden=P1^1；//定义1602能使端和数据命令选取端sbit lcdrs=P1^0;sbit lcden=P3^4; //TX开发板调试sbit lcdrs=P3^5;sbit dula=P2^6;sbit wela=P2^7;*/sbit mode=P1^2; //定义功能键sbit led=P1^5; //定义1602背光Kuchar time; //定义中断计时时间char cnumf[14];char csign[5]={'.','+','-','*','/'}; //定义整数,小数,符号数组float num1,num2;//定义运算数字uchar key_value,sign_value=11,fun_value=1; //定义键值,符号值,功能值void delay(uint z); //函数声明uchar keyscan();void function_choose();void write_com(uchar com);void write_data(uchar date);void memoryread();float num_input();float num_input0();void num_output(float num);void display(int s,char str[16],uchar l);/*===========延时函数===========*/void delay(uint z)//延时z毫秒uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/*===========键盘扫描函数=========*/ uchar keyscan(){uchar num=100,temp;TR0=1;//计时开始while(num==100)//只有有键按下时候才跳出{P3=0xfe;temp=P3;temp=temp&0xf0;//扫描mode键if(mode==0){delay(10);if(mode==0)delay(500);//按下500毫秒if(mode==0){while (!mode);//等待释放memoryread();//读取记忆}else//短按{while (!mode);function_choose();//功能选取ISP_CONTR=0X20;//系统复位}}//扫描矩阵键盘while(temp!=0xf0){delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xee:num=7;break;case 0xde:num=8;break;case 0xbe:num=9;break;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}P3=0xfd;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xed:num=4;break;break;case 0xbd:num=6;break;case 0x7d:num=12;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}P3=0xfb;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xeb:num=1;break;case 0xdb:num=2;break;case 0xbb:num=3;break;case 0x7b:num=13;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}P3=0xf7;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xe7:num=0;break;case 0xd7:num=10;break;case 0xb7:num=15;break;case 0x77:num=14;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}}led=0;//亮屏time=0;//有键按下时清零计时return num;}/*=====================数据储存某些=========================*/ //打开ISP,IAP 功能void ISP_IAP_enable(void){EA = 0; //关中断ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x18；// 0001,1000 ISP_CONTR = ISP_CONTR | WaitTime; //写入硬件延时ISP_CONTR = ISP_CONTR | 0x80；//ISPEN=1}//关闭ISP,IAP 功能void ISP_IAP_disable(void){ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x7f; //ISPEN = 0ISP_TRIG = 0x00;EA = 1; //开中断}//公用触发代码void ISPgoon(void){ISP_IAP_enable(); //打开ISP,IAP 功能ISP_TRIG = 0x46; // 触发ISP_IAP命令字节1ISP_TRIG = 0xb9; // 触发ISP_IAP命令字节2_nop_();}//读取数据unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr){ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8);//地址赋值ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; //清除低3位ISP_CMD = ISP_CMD | RdCommand; // 写入读命令ISPgoon(); //触发执行ISP_IAP_disable(); //关闭ISP,IAP功能return (ISP_DATA); // 返回读到数据}//扇区擦除void SectorErase(unsigned int sector_addr){unsigned int iSectorAddr;iSectorAddr = (sector_addr & 0xfe00)；//取扇区地址ISP_ADDRH = (unsigned char)(iSectorAddr >> 8);ISP_ADDRL = 0x00;ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; //清空低3位ISP_CMD = ISP_CMD | EraseCommand; //擦除命令3 ISPgoon(); //触发执行ISP_IAP_disable(); //关闭ISP,IAP功能}//写入数据void byte_write(unsigned int byte_addr，unsigned char original_data) {ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8)；//取地址ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; //清低3位ISP_CMD = ISP_CMD | PrgCommand; //写命令2ISP_DATA = original_data; //写入数据准备ISPgoon(); //触发执行ISP_IAP_disable(); //关闭IAP功能}//储存浮点数函数void memory(float num){char i=13;float a;a=num;sprintf(cnumf,"%14.6f",a);while (cnumf[i]==48||cnumf[i]==46){i=i-1;if(cnumf[i+1]==46)break;}//将浮点数拆提成数组并去除尾数0（或小数点）SectorErase(0x2200);//擦除扇区byte_write(0x2200,i);//储存位数for(;i>=0;i--)byte_write(0x2201+i,cnumf[i]);//储存数组}//读取浮点数函数void memoryread(){char i;i=byte_read(0x2200);//读取位数write_com(0x01);//清屏display(0x80," memory number ",16);write_com(0x80+0x4f);//定位指针为第二行第16位（最后一位）write_com(0x0c);//不显示光标write_com(0x04);//写一种字符指针减一for(;i>=0;i--)//读取数组{cnumf[i]=byte_read(0x2201+i);write_data(cnumf[i]);}write_com(0x06);//还原1602设立：写一种字符指针加一}/*===============1602有关函数===========*///写指令void write_com(uchar com){lcdrs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}//写数据void write_data(uchar date){lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;delay(5);}//清除某行函数void clear(int s)//光标起始位(第一行0x80，第二行0x80+0x40) {uchar i=0;write_com(s);//定位指针位置write_com(0x06);write_com(0x0c);//不显示光标while(i<=16){write_data(32);i++;}//输入16个空格write_com(s);//指针归位write_com(0x0e);//显示光标}//显示字符函数void display(int s,char str[16],uchar l)//定义显示起点，显示数组，显示字符个数{ int j=0;write_com(s);write_com(0x06);for(j=0;j<l;j++)write_data(str[j]);}/*==============初始化函数===============*/void init(){lcden=0;//写命令模式num1=0;num2=0;//数据清零led=0;//亮屏write_com(0x38);//设立16*2显示，5*7点阵，8位数字据接口write_com(0x0e);//光标不闪烁write_com(0x06);//写字符后指针自动加一write_com(0x01);//显示清零，指针清零write_com(0x80);//指针定位为第一行首位TMOD=0x01;//开定期器T0，并设立为16位定期模式，且启动仅受TR0控制TH0=0x4c;TL0=0x00;//装入初值65536-46080，初值=2^16-计数个数N，N=(计数时长*晶振频率/12)(50ms)EA=1;ET0=1;//打开T0中断容许}/*==============数字输入函数==============*///数字输入函数float num_input(){float num=0;char key,i=1;char sign=1;key=keyscan();if(key==12){ sign=-1;write_data('(');write_data('-');key=keyscan();}//解决负数运算if(key<10){num=0;while(key<10){num=num*10+key;write_data(key+0x30);key=keyscan();}}if (key==10){ write_data(csign[0]);for(key=keyscan();key<10;key=keyscan()) {num=num+key/pow(10,i);write_data(key+0x30);i++;}}if(sign<0)write_data(')');if(key>=11&&key<=14)//如果按下运算符write_data(csign[key-10]);//显示运算符key_value=key;//记录运算符num=sign*num;return num;}//数字输入函数0float num_input0(){float num=num2;//无操作返回num2char key,i=1;key=keyscan();clear(0x80);//清除第一行if(key<10){num=0;while(key<10){num=num*10+key;write_data(key+0x30);key=keyscan();}}if (key==10){ write_data(csign[0]);for(key=keyscan();key<10;key=keyscan()){num=num+key/pow(10,i);write_data(key+0x30);i++;}}if(key>=11&&key<=14)write_data(csign[key-10]);key_value=key;return num;}/*==============数字输出函数==============*/void num_output(float num){int j=0,k=13;//定义输出字符个数memory(num);//储存成果clear(0x80+0x40);//清除第二行write_com(0x80+0x4f);//定位指针为第二行第16位（最后一位）write_com(0x0c);//不显示光标write_com(0x04);//写一种字符指针减一sprintf(cnumf,"%14.6f",num);//将要显示数字转化为数组if(num>=9999999||num<=-9999999)//超过范畴报错{clear(0x80);display(0x80+0x40," Error ",16);while(1);}while (cnumf[k]==48||cnumf[k]==46)//当数组不为0或小数点时{k=k-1;//记录实际数组长度（例如12.100000实际长度为4）if(cnumf[k+1]==46)//检测到小数点跳出break;}for(j=k;j>=0;j--)//显示数字num，不显示尾数零（如12.00000显示为12）write_data(cnumf[j]);write_com(0x06);//还原1602设立：写一种字符指针加一}/*==================功能选取函数==============*/void function_choose(){uchar j=0;while(1){switch(j%2)//页面选取{case 0:display(0x80,"1 calculate > +",16);//显示菜单display(0x80+0x40,"2 advance < -",16);break;case 1:display(0x80,"3 equation > +",16);//显示菜单display(0x80+0x40,"4 information< -",16);break;}fun_value=keyscan();//获取功能值switch(fun_value){case 11:j++;continue;case 12:j--;continue;case 1:break;case 2:break;case 3:break;case 4:break;default：continue;}break;}SectorErase(0x);//擦除扇区byte_write(0x,fun_value);//储存功能值}/*================中断计时================*/ void T0_time()interrupt 1{uchar t;int r;//随机种子TH0=0x4c;TL0=0x00;//重装初值以保证中断正常循环t++;//记录进入该中断次数r++;srand(r);if(t==6)//每0.30s time加一{time++;t=0;}if(time>=200)//1min 灭屏led=1;}/*===============计算函数================*/void calculate(){num2=num_input0();//获取num2，记录运算符，并判断与否为持续运算while(key_value<=14&&key_value>=11)//如果没有输入等号{sign_value=key_value;//转移运算符符号值num1=num_input();//获取num1，记录下一种运算符switch(sign_value){case 11:num2=num2+num1;break;case 12:num2=num2-num1;break;case 13:num2=num2*num1;break;case 14:num2=num2/num1;break;}//计算，将成果赋给num2}if(key_value==15)//如果符号为等号{num_output(num2);//显示运算成果write_com(0x80+0x40);write_data('=');//显示等号}}/*===============高档计算================*/ void advanced(){uchar k=0;float x=0,y=0;float z=0;while(1){display(0x80,"1x^y 3cos 5ln >+",16);//显示菜单display(0x80+0x40,"2sin 4tan 6ra <-",16);k=keyscan();//获取功能值if(k>0&&k<=6){ init();switch(k){case 1:{x=num_input();//获取xwrite_data('^');y=num_input();//获取yz=pow(x,y);}break;case 6:{display(0x80,"rand[",5);x=num_input();//获取xwrite_data(',');y=num_input();//获取ywrite_data(']');write_data('=');//显示等号if(x>y){init();display(0x80+0x40," Error ",16);while(1);}do{z=rand()%((int)x-(int)y-1)+(int)x;num_output(z);k=keyscan();}while(k==15);}continue;case 2:{display(0x80,"sin ",4);x=num_input();//获取xz=sin(x);}break;case 3:{display(0x80,"cos ",4);x=num_input();//获取xz=cos(x);}break;case 4:{display(0x80,"tan ",4);x=num_input();//获取xz=tan(x);}break;case 5:{display(0x80,"ln ",3);x=num_input();//获取xz=log(x);}break;}write_data('=');//显示等号num_output(z);}keyscan();//等待任意键}}/*===================解方程函数================*/ void equation(){ long i=0;float a=0,b=0;float x=20;//定义方程中变量a b xinit();write_data('a');write_data('=');a=num_input();//显示并获取awrite_com(0x80+0x40);write_data('b');write_data('=');b=num_input();//显示并获取bif(floor(a)+floor(b)==fabs(a)+fabs(b)&&a*b!=0)//如果a,b均为正整数{ if(a==1&&b==1)x=0;for(;fabs(a*x+exp(x)-b)>1e-5;i++)//设立精度为10^(－5){x=x-(a*x+exp(x)-b)/(a+exp(x));//牛顿法重要循环x1=x0-f(x)/f'(x) if(i>=1000)//1000次迭代没有达到精度就跳出break;}write_com(0x01);//清屏num_output(x);//第二行显示方程解display(0x80+0x40,"x=",2);//显示"x=''}else{write_com(0x01);//清屏display(0x80+0x40," Error ",16);//报错while(1);//程序停止}display(0x80,"any key continue",16);//第一行显示"any key continue" keyscan();//等待任意键}/*===================主函数================*/void main(){init();while(1){fun_value=byte_read(0x);//读取功能值switch(fun_value){case 1:calculate();break;case 2:advanced();break;case 3:equation();break;case 4:{display(0x80,"made by fcy ",16);display(0x80+0x40," -10-26 ",16);keyscan();}break;default: {SectorErase(0x);//擦除扇区byte_write(0x,1);}//储存功能值}}}。