简易计算器设计报告.pdf
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1、精品文档 1602 液晶显示计算器 设计报告 2016 年 10 月 精品文档 一、摘要 计算器是人们的日常生活最常见的电子产品之一,应用广泛,功能强大。本次我们小组设计制作了一个简易计算器,能够在-99999999999999 的范围内进行整数、小数的四则运算运算,并求解 ax+ex=b 类型方程。该计算器以 AT89C51单片机芯片作为核心,采 4*4 矩阵键盘作为输入,将数据输入单片机内部处理,用 LCD1602 工业字符液晶显示出运算和结果。进行显示。经过检验能够实现预设功能,具有很高的实用价值。关键词:单片机;简易计算器;AT89C51;LCD1602。本设计具有以下功能:1、能够实
2、现-99999999999999 范围内整数,小数的基本运算(超出范围后报错)。2、储存运算结果,掉电不丢失。3、实现 6 位及以上有效数字。4、解 ax+ex=b 方程。5、能够连续运算,即上次运算结果作为下次的输入。6、能够在一次操作中连续运算。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结果。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结果。精品文档 方案比较与选择:LCD1602 作为一个成熟的产品,使用简单,模式固定,便于移植到各种类型的程序,又有微功耗、体积小、显示内容丰富超薄轻巧
3、等优点,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,本设计对亮度要求不是特别高,故采用方案二。三、解方程算法 ax+ex=b 为非线性方程,采用牛顿法迭代求解。原理是利用泰勒公式在 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 的时候收敛,进而得到方程的解。四、电路与程序 系统组成:电源系统,复位电路,晶振电路,4*4 矩阵键盘,独立按键,STC80C52,LCD1602。具体设计如下:精品文档 1、复位电路 2、键
4、盘电路 3、晶振电路 S17 1K 精品文档 4、1602 显示屏 精品文档 1602 精品文档 5、STC89C52 电路 6、电源电路 精品文档 系统软件与流程图:1)、总流程图 开始 初始化 读 取 Function 存入 eeprom 扫描4*4矩阵键盘生成Function 计算 扫描显示选择界面(短按),显示上次计算结果 解方程 否 是 是否按下 Fuction value 精品文档 2)、计算部分流程图 09为数字 运算符 等号 1015 为符号 09 1014 生成 num2 扫描 4*4 矩阵键盘 1602 显示 显示 num2 扫描 4*4 矩阵键盘 记录符号 生成 num1
5、 1602 显示 计算生成 num2 015?keyvalue 015?精品文档 3)、解方程部分流程图 计算生成 num2 初值 x0=0 09为数字 09为数字 是 否 15 为确认 15 为确认 生成参数 a 生成参数 b 扫描 4*4 矩阵键盘 扫描 4*4 矩阵键盘 1602 显示 1602 显示 显示结果 Xn Xn+1=Xn-f(Xn)/f(Xn)015?015?f(Xn)0.0005?精品文档 使用说明:1、接入电源,按下电源开关后进入上次关闭时的界面(计算或解方程界面)。2、计算时,输入数字和符号,按等号键输出结果,超出运算范围则报错,按 AC键退出;3、解方程时,先输入参数
6、 a,b,按等号键确认,后输出 ax+ex=b 的解。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,即显示上次的计算结果。测试方案及结果:1、菜单界面 2、加法运算 精品文档 3、减法运算 4、乘法运算 5、除法运算 6、连续运算 精品文档 7、上次运算结果作为下次输入 8、报错 9、解方程 10、记忆功能 参考书目 精品文档 新概念 51 单片机 C 语言教程电子工业出版社 精品文档 附录 源代码:/键盘接 P3,1602 接 P0,STC89C58RC/by-FCY 2016-10#incl
7、ude /单片机头文件#include#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RdCommand 0 x01/定义 ISP 的操作命令#define PrgCommand 0 x02#define EraseCommand 0 x03#define Error 1#define Ok 0#define WaitTime 0 x01 /定义 CPU 的等待时间 sfr ISP_DATA=0 xe2;/寄存器申明 sfr ISP_ADDRH=0 xe3;sfr ISP_A
8、DDRL=0 xe4;sfr ISP_CMD=0 xe5;sfr ISP_TRIG=0 xe6;精品文档 sfr ISP_CONTR=0 xe7;sbit lcden=P11;/定义 1602 能使端和数据命令选择端 sbit lcdrs=P10;/*sbit lcden=P34;/TX 开发板调试 sbit lcdrs=P35;sbit dula=P26;sbit wela=P27;*/sbit mode=P12;/定义功能键 sbit led=P15;/定义 1602 背光 K uchar time;/定义中断计时时间 char cnumf14;char csign5=.,+,-,*,/;
9、/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();精品文档 float num_input();float num_input0();void num_output(float num);v
10、oid display(int s,char str16,uchar l);/*=延时函数=*/void delay(uint z)/延时 z 毫秒 uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*=键盘扫描函数=*/uchar keyscan()uchar num=100,temp;TR0=1;/计时开始 while(num=100)/只有有键按下的时候才跳出 P3=0 xfe;temp=P3;temp=temp&0 xf0;/扫描 mode 键 精品文档 if(mode=0)delay(10);if(mode=0)delay(500);/按下 500 毫
11、秒 if(mode=0)while (!mode);/等待释放 memoryread();/读取记忆 else/短按 while (!mode);function_choose();/功能选择 ISP_CONTR=0X20;/系统复位 /扫描矩阵键盘 while(temp!=0 xf0)delay(5);temp=P3;精品文档 temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)temp=P3;switch(temp)case 0 xee:num=7;break;case 0 xde:num=8;break;case 0 xbe:num=9;break;case 0 x7e:
12、num=11;break;while(temp!=0 xf0)temp=P3;temp=temp&0 xf0;精品文档 P3=0 xfd;temp=P3;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)temp=P3;switch(temp)case 0 xed:num=4;break;case 0 xdd:num=5;break;case 0 xbd:num=6;break;case 0 x7d:num=12;break;精品文档 while(temp!=0 xf0)te
13、mp=P3;temp=temp&0 xf0;P3=0 xfb;temp=P3;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)temp=P3;switch(temp)case 0 xeb:num=1;break;精品文档 case 0 xdb:num=2;break;case 0 xbb:num=3;break;case 0 x7b:num=13;break;while(temp!=0 xf0)temp=P3;temp=temp&0 xf0;P3=0 xf7;temp=P3
14、;temp=temp&0 xf0;while(temp!=0 xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0 xf0;精品文档 while(temp!=0 xf0)temp=P3;switch(temp)case 0 xe7:num=0;break;case 0 xd7:num=10;break;case 0 xb7:num=15;break;case 0 x77:num=14;break;while(temp!=0 xf0)temp=P3;temp=temp&0 xf0;精品文档 led=0;/亮屏 time=0;/有键按下时清零计时 return num;/*=数据储存部
15、分=*/打开 ISP,IAP 功能 void ISP_IAP_enable(void)EA=0;/关中断 ISP_CONTR =ISP_CONTR&0 x18;/0001,1000 ISP_CONTR =ISP_CONTR|WaitTime;/写入硬件延时 ISP_CONTR =ISP_CONTR|0 x80;/ISPEN=1 /关闭 ISP,IAP 功能 void ISP_IAP_disable(void)ISP_CONTR=ISP_CONTR&0 x7f;/ISPEN =0 ISP_TRIG=0 x00;EA =1;/开中断 /公用的触发代码 精品文档 void ISPgoon(void)
16、ISP_IAP_enable();/打开 ISP,IAP 功能 ISP_TRIG=0 x46;/触发 ISP_IAP命令字节 1 ISP_TRIG=0 xb9;/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&0 x00ff);ISP_CMD =ISP_CMD&0 xf8;/清除低 3 位 ISP_CMD =ISP_CMD|
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