51开发板开发计算器程序

A51单片机开发计算器

日期::date:2022年1月6日

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###1. A51单片机开发计算器

1、加数和被加数的输入位数固定为4位；

2、相加结果显示要考虑进位的输出显示（即5位输出）；

3、注意对“0”——“9”、“+”、“＝”以外按键输入的处理；

4、注意对相加结果进行十进制处理；

5、输入加数和被加数时，显示器上显示的数字要像平时用的计算器输入一样，即：每输入一个数字，原来显示的数字要往左移。

6、可以完成累加功能，即可以完成如下内容：3265+3885+1254+2358+7779+……

如图所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。对应的按键的序号排列如图所示

（1． 开机时，显示“0”

（2． 第一次按下时，显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三按下时，显示“D1D2D3”，8个全显示完毕，再按下按键下时，给出“嘀”提示音。

（3． 数字0－9点阵显示代码的形成

用4*4键盘做一个模拟计算器，实现最高四位的加，减，乘，除功能，按键识别和显示部分我都会，就是按键后怎样将运算符前后的数据区分开

1.输入一位就显示一位，在输入一个运算符之前最多只能输入四位。

2.将运算符前，后的数据区分开来，同时将运算符前后输入的数据转换为一个10进制数。

3.对输入的数据进行处理，即进行算术运算，最重要的是对于除法时，如果有小数位时，显示部分应该做处理。

2. 计算器硬件设计

硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。

系统的硬件构成及功能

硬件电路原理图

（1． 把“单片机系统“区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4　R1－R4端口上；

（2． 把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。

（1． 4×4矩阵键盘识别处理

（2． 每个按键有它的行值和列值　，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。

P3=FFH, P3.0=0 有键按下吗？ 延时10ms 真得有键按下吗？ 根据当前状态识别按键 P3=FFH, P3.1=0 有键按下吗？ 延时10ms 真得有键按下吗？ 根据当前状态识别按键 P3=FFH, P3.2=0 有键按下吗？ 延时10ms 真得有键按下吗？ 根据当前状态识别按键 P3=FFH, P3.3=0 有键按下吗？ 延时10ms 真得有键按下吗？ 根据当前状态识别按键

2.4点阵式LED“0－9”数字显示技术

电路原理图

(1)． 把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“DR1－DR8”端口上；

(2)． 把“单片机系统”区域中的P3端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“DC1－DC8”端口上；

3．程序设计内容

(1)． 数字0－9点阵显示代码的形成

如下图所示，假设显示数字“0”

1　2　3 4　5　 6 7 8

00 00 3E 41 41 41 3E 00

因此，形成的列代码为

00H，00H，3EH，41H，41H，3EH，00H，00H；

只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“0”的数字显示。

送显示代码过程如下所示

送第一列线代码到P3端口，同时置第一行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，送第二列线代码到P3端口，同时置第二行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。

数字“1”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

其显示代码为

00H，00H，00H，00H，21H，7FH，01H，00H

数字“2”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，27H，45H，45H，45H，39H，00H

数字“3”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H

数字“4”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H

数字“5”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H

数字“6”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H

数字“7”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，40H，40H，40H，4FH，70H，00H

数字“8”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，36H，49H，49H，49H，36H，00H

数字“9”代码建立如下图所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H

4. 系统的软件设计

本系统的软件系统主要可分为主程序、4×4矩阵式键盘识别程序、点阵式LED“0－9”数字显示程序三大模块。在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分模块作介绍。

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: ; 全局初始化 MOV SP, #60H ; 堆栈 MOV IE, #00H ; 禁止所有中断 ; 寄存器组 00 CLR RS1 CLR RS0 ; 工作区IRAM(20H-5FH)默认全为0 INIT20TO5F: MOV R0, #20H ; START AT 20H MOV R7, #40H ; 64 BYTES TO ZERO LOOP20TO5F: MOV @R0, #00H INC R0 DJNZ R7, LOOP20TO5F ; --------------------------------- SETB STAT.0 ; 初始状态为等号状态 MOV R7, #00H MOV SCON, #00H ; 串行工作方式0 ; ------------------------------------- ;; DISPLAY INIT ; ------------------------------------- LCALL LCDINIT MOV COM,#06H LCALL PR1 MOV COM,#0C0H LCALL PR1 MAIN_LOOP: ***\*3.2 4×4矩阵式键盘\*******\*汇编源程序\**** KEYBUF EQU 30H ORG 00H START: MOV KEYBUF,#2 WAIT: MOV P3,#0FFH CLR P3.4 MOV A, P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY1 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY1 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,NK1 MOV KEYBUF,#0 LJMP DK1 NK1: CJNE A,#0DH,NK2 MOV KEYBUF,#1 LJMP DK1 NK2: CJNE A,#0BH,NK3 MOV KEYBUF,#2 LJMP DK1 NK3: CJNE A,#07H,NK4 MOV KEYBUF,#3 LJMP DK1 NK4: NOP DK1: MOV A,KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A DK1A: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ DK1A NOKEY1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY2 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY2 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,NK5 MOV KEYBUF,#4 LJMP DK2 NK5: CJNE A,#0DH,NK6 MOV KEYBUF,#5 LJMP DK2 NK6: CJNE A,#0BH,NK7 MOV KEYBUF,#6 LJMP DK2 NK7: CJNE A,#07H,NK8 MOV KEYBUF,#7 LJMP DK2 NK8: NOP DK2: MOV A,KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A DK2A: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ DK2A NOKEY2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY3 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY3 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,NK9 MOV KEYBUF,#8 LJMP DK3 NK9: CJNE A,#0DH,NK10 MOV KEYBUF,#9 LJMP DK3 NK10: CJNE A,#0BH,NK11 MOV KEYBUF,#10 LJMP DK3 NK11: CJNE A,#07H,NK12 MOV KEYBUF,#11 LJMP DK3 NK12: NOP DK3: MOV A,KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A DK3A: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ DK3A NOKEY3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY4 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY4 MOV A,P3 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,NK13 MOV KEYBUF,#12 LJMP DK4 NK13: CJNE A,#0DH,NK14 MOV KEYBUF,#13 LJMP DK4 NK14: CJNE A,#0BH,NK15 MOV KEYBUF,#14 LJMP DK4 NK15: CJNE A,#07H,NK16 MOV KEYBUF,#15 LJMP DK4 NK16: NOP DK4: MOV A,KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A DK4A: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ DK4A NOKEY4: LJMP WAIT DELY10MS: MOV R6,#10 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H END ***\*3.3 点阵式LED“0－9”数字显示\*******\*汇编源程序\**** TIM EQU 30H CNTA EQU 31H CNTB EQU 32H ORG 00H LJMP START ORG 0BH LJMP T0X ORG 30H START: MOV TIM,#00H MOV CNTA,#00H MOV CNTB,#00H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#(65536-4000)/256 MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $ T0X: MOV TH0,#(65536-4000)/256 MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256 MOV DPTR,#TAB MOV A,CNTA MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A MOV DPTR,#DIGIT MOV A,CNTB MOV B,#8 MUL AB ADD A,CNTA MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A INC CNTA MOV A,CNTA CJNE A,#8,NEXT MOV CNTA,#00H NEXT: INC TIM MOV A,TIM CJNE A,#250,NEX MOV TIM,#00H INC CNTB MOV A,CNTB CJNE A,#10,NEX MOV CNTB,#00H NEX: RETI TAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH DIGIT: DB 00H,00H,3EH,41H,41H,41H,3EH,00H DB 00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H DB 00H,00H,27H,45H,45H,45H,39H,00H DB 00H,00H,22H,49H,49H,49H,36H,00H DB 00H,00H,0CH,14H,24H,7FH,04H,00H DB 00H,00H,72H,51H,51H,51H,4EH,00H DB 00H,00H,3EH,49H,49H,49H,26H,00H DB 00H,00H,40H,40H,40H,4FH,70H,00H DB 00H,00H,36H,49H,49H,49H,36H,00H DB 00H,00H,32H,49H,49H,49H,3EH,00H END

5. 结论

由于所采用的浮点程序库的限制（MCU平台只找到这个……），浮点运算采用3字节二进制补码表示，有效数字6位。对于输入输出，采用3字节BCD码浮点数格式，有效数字只有4位，因此最终有效数字只有4位。可进行连续输入，例如：1.23+4.56*8.23/234.8 ，但是运算结果为从左到右，这也是8位简易计算器的方式。可进行错误判断，溢出、除零等错误将显示一个字符 E 。由于键盘只有16个按键，安排如下：

±--------------+

| 7 | 8 | 9 | + |

| 4 | 5 | 6 | - |

| 1 | 2 | 3 | * |

| 0 | . | = | / |

±--------------+

按键的缺少导致取消了一些特殊函数，即开根号，三角函数(sin, cos, tan, ctg)的实现，由于这些函数在浮点程序库中均已提供，如果硬件允许，在原来的框架上添加这些附加功能是很容易的（可以看作和+, -, *, /等价的按键操作，调用不同的子程序进行运算即可）按两次 = 等于清灵。因为按键实在太少，才采用了这个做法。

不足

使用3字节的浮点数表示，不可避免的带来了数表示的不精确，加上有效数字比较少，因此计算结果很容易产生误差，尤其是进行连续多次运算后，结果和精度较高的科学计算器的误差会很快达到0.01以上，当然这个差距和所测试的用例也有关系，4位有效数字导致了数字123456只能表示为123400，最后两位有效数字被摒弃了。

同时，虽然纯整数可以进行较为高精度的运算，实现也较为容易，但是考虑到要和浮点数混合在一起处理，如果在算法上分别考虑整数和浮点数，整个程序框架代码将会膨胀不少，因此将其简化为统一作为浮点数对待。

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