51開發板開發計算器程序

A51單片機開發計算器

日期::date:2022年1月6日

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51單片機開發計算器驗收

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###1. A51單片機開發計算器

1、加數和被加數的輸入位數固定為4位；

2、相加結果顯示要考慮進位的輸出顯示（即5位輸出）；

3、注意對“0”——“9”、“+”、“＝”以外按鍵輸入的處理；

4、注意對相加結果進行十進制處理；

5、輸入加數和被加數時，顯示器上顯示的數字要像平時用的計算器輸入一樣，即：每輸入一個數字，原來顯示的數字要往左移。

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

如圖所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，P1.0－P1.3作輸入線，以P1.4－P1.7作輸出線；在數碼管上顯示每個按鍵的“0－F”序號。對應的按鍵的序號排列如圖所示

（1． 開機時，顯示“0”

（2． 第一次按下時，顯示“D1”；第二次按下時，顯示“D1D2”；第三按下時，顯示“D1D2D3”，8個全顯示完畢，再按下按鍵下時，給出“嘀”提示音。

（3． 數字0－9點陣顯示代碼的形成

用4*4鍵盤做一個模擬計算器，實現最高四位的加，減，乘，除功能，按鍵識別和顯示部分我都會，就是按鍵后怎樣將運算符前后的數據區分開

1.輸入一位就顯示一位，在輸入一個運算符之前最多只能輸入四位。

2.將運算符前，后的數據區分開來，同時將運算符前后輸入的數據轉換為一個10進制數。

3.對輸入的數據進行處理，即進行算術運算，最重要的是對于除法時，如果有小數位時，顯示部分應該做處理。

2. 計算器硬件設計

硬件系統是指構成微機系統的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。單片機實質上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統。

系統的硬件構成及功能

硬件電路原理圖

（1． 把“單片機系統“區域中的P3.0－P3.7端口用8芯排線連接到“4X4行列式鍵盤”區域中的C1－C4　R1－R4端口上；

（2． 把“單片機系統”區域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排線連接到“四路靜態數碼顯示模塊”區域中的任一個a－h端口上；要求：P0.0/AD0對應著a，P0.1/AD1對應著b，……，P0.7/AD7對應著h。

（1． 4×4矩陣鍵盤識別處理

（2． 每個按鍵有它的行值和列值　，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態同樣需變成數字量“0”和“1”，開關的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數字“0”實現的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態接地，另一個并行口輸入按鍵狀態，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。

P3=FFH, P3.0=0 有鍵按下嗎？ 延時10ms 真得有鍵按下嗎？ 根據當前狀態識別按鍵 P3=FFH, P3.1=0 有鍵按下嗎？ 延時10ms 真得有鍵按下嗎？ 根據當前狀態識別按鍵 P3=FFH, P3.2=0 有鍵按下嗎？ 延時10ms 真得有鍵按下嗎？ 根據當前狀態識別按鍵 P3=FFH, P3.3=0 有鍵按下嗎？ 延時10ms 真得有鍵按下嗎？ 根據當前狀態識別按鍵

2.4點陣式LED“0－9”數字顯示技術

電路原理圖

(1)． 把“單片機系統”區域中的P1端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區域中的“DR1－DR8”端口上；

(2)． 把“單片機系統”區域中的P3端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區域中的“DC1－DC8”端口上；

3．程序設計內容

(1)． 數字0－9點陣顯示代碼的形成

如下圖所示，假設顯示數字“0”

1　2　3 4　5　 6 7 8

00 00 3E 41 41 41 3E 00

因此，形成的列代碼為

00H，00H，3EH，41H，41H，3EH，00H，00H；

只要把這些代碼分別送到相應的列線上面，即可實現“0”的數字顯示。

送顯示代碼過程如下所示

送第一列線代碼到P3端口，同時置第一行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，送第二列線代碼到P3端口，同時置第二行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開始送。

數字“1”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

其顯示代碼為

00H，00H，00H，00H，21H，7FH，01H，00H

數字“2”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，27H，45H，45H，45H，39H，00H

數字“3”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H

數字“4”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H

數字“5”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H

數字“6”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H

數字“7”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，40H，40H，40H，4FH，70H，00H

數字“8”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，36H，49H，49H，49H，36H，00H

數字“9”代碼建立如下圖所示

1　2　3 4　5　 6 7 8

00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H

4. 系統的軟件設計

本系統的軟件系統主要可分為主程序、4×4矩陣式鍵盤識別程序、點陣式LED“0－9”數字顯示程序三大模塊。在程序設計過程中，加強了部分軟件抗干擾措施，下面對部分模塊作介紹。

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: ; 全局初始化 MOV SP, #60H ; 堆棧 MOV IE, #00H ; 禁止所有中斷 ; 寄存器組 00 CLR RS1 CLR RS0 ; 工作區IRAM(20H-5FH)默認全為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 ; 初始狀態為等號狀態 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矩陣式鍵盤\*******\*匯編源程序\**** 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 點陣式LED“0－9”數字顯示\*******\*匯編源程序\**** 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. 結論

由于所采用的浮點程序庫的限制（MCU平臺只找到這個……），浮點運算采用3字節二進制補碼表示，有效數字6位。對于輸入輸出，采用3字節BCD碼浮點數格式，有效數字只有4位，因此最終有效數字只有4位。可進行連續輸入，例如：1.23+4.56*8.23/234.8 ，但是運算結果為從左到右，這也是8位簡易計算器的方式。可進行錯誤判斷，溢出、除零等錯誤將顯示一個字符 E 。由于鍵盤只有16個按鍵，安排如下：

±--------------+

| 7 | 8 | 9 | + |

| 4 | 5 | 6 | - |

| 1 | 2 | 3 | * |

| 0 | . | = | / |

±--------------+

按鍵的缺少導致取消了一些特殊函數，即開根號，三角函數(sin, cos, tan, ctg)的實現，由于這些函數在浮點程序庫中均已提供，如果硬件允許，在原來的框架上添加這些附加功能是很容易的（可以看作和+, -, *, /等價的按鍵操作，調用不同的子程序進行運算即可）按兩次 = 等于清靈。因為按鍵實在太少，才采用了這個做法。

不足

使用3字節的浮點數表示，不可避免的帶來了數表示的不精確，加上有效數字比較少，因此計算結果很容易產生誤差，尤其是進行連續多次運算后，結果和精度較高的科學計算器的誤差會很快達到0.01以上，當然這個差距和所測試的用例也有關系，4位有效數字導致了數字123456只能表示為123400，最后兩位有效數字被摒棄了。

同時，雖然純整數可以進行較為高精度的運算，實現也較為容易，但是考慮到要和浮點數混合在一起處理，如果在算法上分別考慮整數和浮點數，整個程序框架代碼將會膨脹不少，因此將其簡化為統一作為浮點數對待。

IoT 單片機

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