基于AT89C51單片機(jī)的十進(jìn)制計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于AT89C51單片機(jī)進(jìn)行的十進(jìn)制計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以完成計(jì)算器的鍵盤輸入，進(jìn)行加、減、乘、除4位無(wú)符號(hào)數(shù)字的簡(jiǎn)單四則運(yùn)算，并在LED上相應(yīng)的顯示結(jié)果。硬件方面從功能考慮，首先選擇內(nèi)部存儲(chǔ)資源豐富的AT89C51單片機(jī)，輸入采用4×4矩陣鍵盤。顯示采用4位7段共陽(yáng)極LED動(dòng)態(tài)顯示。軟件方面從分析計(jì)算器功能、流程圖設(shè)計(jì)，再到程序的編寫進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

引言

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)四位數(shù)的“+”，“-”，“*”，“/”運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管顯示，并具有有清零功能。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k BytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

1總體設(shè)計(jì)方案

1.1系統(tǒng)組成與工作原理

本系統(tǒng)以51單片機(jī)為主控核心，與矩陣鍵盤、晶振、LED顯示管模塊一起組合而成。其工作過(guò)程為：首先存儲(chǔ)單元初始化，顯示初始值和鍵盤掃描，判斷按鍵位置，得出按鍵值，單片機(jī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存與相應(yīng)的處理轉(zhuǎn)換，之后送入數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。將運(yùn)算結(jié)果送入數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)只能進(jìn)行結(jié)果不超過(guò)四位數(shù)的運(yùn)算，其功能如下：

（1）數(shù)字鍵“0”到“9”用數(shù)碼管顯示。

（2）加法運(yùn)算：加數(shù)與被加數(shù)均不能超過(guò)9999，加法最終結(jié)果不能超過(guò)9999.

（3）減法運(yùn)算：減法運(yùn)算正常邏輯為大的數(shù)值減去小的數(shù)值，本計(jì)算器亦如此，只能進(jìn)行正常邏輯的運(yùn)算，如為小的數(shù)值減去大的數(shù)值，則將得到的負(fù)數(shù)與535相加，得到相應(yīng)的結(jié)果，即如果想進(jìn)行小數(shù)減大數(shù)的運(yùn)算，則把得到的結(jié)果減去535即得到負(fù)數(shù)的正確結(jié)果。

（4）乘法運(yùn)算：與上述方法一樣，計(jì)算結(jié)果不能超出9999，如溢出則顯示結(jié)果只有后三位。

（5）除法運(yùn)算：除數(shù)與被除數(shù)均不能超過(guò)9999，計(jì)算結(jié)果只顯示整數(shù)部分。

（6）等于鍵：只有按下等于鍵才能將運(yùn)算結(jié)果顯示出來(lái)，否則一直顯示上一個(gè)數(shù)。

（7）清零功能：程序不穩(wěn)定或出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，運(yùn)用清零鍵回到初始狀態(tài)，也可用復(fù)位鍵清零。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由鍵盤矩陣、LED顯示管、這幾個(gè)部分組成，鍵盤輸入鍵值，LED顯示管顯示當(dāng)前按鍵及結(jié)果。硬件總體設(shè)計(jì)圖1如下：

圖1硬件總體設(shè)計(jì)圖

2.2矩陣掃描顯示當(dāng)前按鍵模塊

利用AT89S51單片機(jī)的P0端口的P0.0 - P0.7連接到一個(gè)七段數(shù)碼管的a - h的筆段上，數(shù)碼管的公共端接電源。矩陣掃描顯示當(dāng)前按鍵模塊見圖2.

圖2矩陣掃描顯示當(dāng)前按鍵模塊

2.3鍵盤布局模塊

矩陣鍵盤的工作原理：計(jì)算器的鍵盤布局如圖3所示：一般有16個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè)P口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這種形式在單片機(jī)系統(tǒng)中也最常用。

圖3計(jì)算器的鍵盤布局模塊