1、精選優質文檔-傾情為你奉上簡易計算器Simply Calculator1 設計思想此計算器有鍵盤部分、單片機、顯示部分三部分組成，鍵盤部分主要完成輸入功能；單片機主要完成數據處理功能，包括確定按鍵，完成運算，以及輸出數據；顯示器部分主要完成單片機輸出的顯示。本設計的思路是利用單片機性能好，穩定性強的優點來實現系統的運行。設計大致可以分為三個步驟：第一步，硬件的選取和設計；第二步，程序的設計和調試；第三步，Protues系統仿真。硬件是設計的骨骼，不僅關系到設計總體方向的確定，還要綜合考慮節能，環保，以及穩定性和經濟性等各種因素。因此需要花費大量的時間。硬件的選取最為重要，包括選用的芯片，顯示設

2、備的選取，輸入設備的選取等。本設計是通過單片機來實現的，因此選用了ATMEGA16單片機作為主體，輸入設備選用矩陣鍵盤。程序是硬件的靈魂，是實現設計的中心環節。本設計使用的程序語言是C語言，在“ICC AVR”中運行，調試，直到運行出正確結果，然后輸出后綴名為.HEX格式的文件，以備在Protues中仿真使用。程序是設計的關鍵，程序的調試需要大量的時間，耐心，還夠要有足的細心才能成功。本設計中就出現了大量的錯誤，經過認真修改，最終才能運行出正確結果。最后的系統仿真是設計是否成功的驗證，是設計不可缺少的重要環節。這就要求能掌握Protues的一些基本操作。2原理分析2.1矩陣鍵盤的掃描圖2.1

3、矩陣鍵盤圖如圖2.1所示，單片機的8個I/O口和矩陣鍵盤相連，用8個I/O口來控制矩陣鍵盤的16個按鍵是非常有意思的，首先我們設置單片機的PD0PD7為輸出，且PD0PD3依次設置為低電平，而PD4PD7設置為高電平，然后我們設置PD4PD7為輸入，而PD0PD3仍然為輸出，假如此時M1鍵按下，則PD0與PD4相連，因為PD0是低電平，而PD4是輸入，所以PD4會被拉為低電平，同理，如果M2被按下，則PD5會被拉低，M3按下，PD6會被拉低，M4按下，PD7被拉低。這是判斷有無鍵盤按下的過程，當我們判斷是那一個鍵盤按下時，我們首先設置8個I/O口為輸出，輸出為FE,即，PD0為低電平，其他全為

4、高電平，然后我們設置PD4PD7為輸入，如果M1被按下，則PD4會比被拉為低電平，此時會變成EE,同理可以知道M2被按下時會變為DE,M3被按下時會變為BE,M4被按下時會變為7E。同理我們可以設置8個I/O口輸出FD來檢測M5M8是否被按下，設置8個I/O口輸出FC來來檢測M9M12,設置8個I/O口輸出F7來檢測M13M16,如果M1M4沒有被按下，就繼續檢測M4M8,一次類推，就可以檢測出16個按鍵了。在這次設計中，16個按鍵M1M16所對應檢測值分別為：EE，DE，BE，7E，ED，DD，BD，7D，EB，DB，BB，7B，E7，D7，B7，77。2.2 數字顯示與計算本次設計選用的顯

5、示器是1602液晶顯示器，此液晶顯示器能顯示32個字符，VSS接地,VDD接電源正極，E為時使能信號，R/W為讀寫選擇端（H/L），RS為數據/命令選擇端（H/L）,D0D7為數據I/O口。首先我們初始化液晶顯示器，然后顯示出第一個被按下的數，并且使光標右移，如果有第二個數按下，則據繼續顯示，以此類推，然后把所有顯示出來的數換算成一個數，如果按下“+”號，則顯示出“+”，并且同理顯示出“+”號后面按下的數字，然后調用加子程序，運算出結果，如果按下的是“-”,則調用減子程序，如果按下“*”，則調用乘子程序，如果按下“/”，則調用除子程序。然后再調用顯示結果子程序，顯示出結果。3程序設計與說明3.

6、1流程圖主程序流程圖和運算子程序流程圖為：圖3.1 主程序流程圖 圖3.2 運算子程序流程圖鍵盤掃描流程圖為：圖3.3 鍵盤掃描子程序流程圖3.2程序說明本次設計采用模塊化設計思想，包括主程序和初始化子程序、延時子程序、輸出數據子程序、檢測是否有按鍵按下子程序、確定按鍵子程序、清第二行屏與顯示“Welcome”子程序、換算第一個數子程序、運算子程序、顯示結果子程序等子程序。運行程序后，首先調用子程序清屏第二行并顯示“Welcome”，然后檢測是否有按鍵按下，如果沒有，繼續檢測，如果按下，則判斷是否是加減乘除鍵被按下，如果是加減乘除被按下，則顯示相應的字符并換算出字符前輸入的數據和字符后輸入的數

7、字，然后檢測是否有等號按下，如果有則完成相應的運算并顯示相應的結果，然后檢測是否有清屏鍵按下，如果有則清屏，相應的流程圖如圖2所示。其中運算子程序的流程圖如圖3所示。4調試4.1 Protues系統仿真打開Protues，按設計思想放相應的零部件并連好線，把HEX文件加載到單片機中運行，檢測結果是否正確。硬件連線圖如圖4.1所示。圖4.1 Protues仿真圖4.2 調式過程編寫完程序后保存程序，在“ICC AVR”中運行，調試，直到運行出正確結果，然后輸出后綴名為.HEX格式的文件。剛開始有錯誤，是一些語法規則上的錯誤，不過經過幾次的修改，最終輸出了后綴名為.HEX格式的文件。 把后綴名為.

8、HEX格式的文件加載到單片機后，剛開始只是顯示出“Welcome”的一部分字符，仔細觀察發現，程序的前后空格不對稱，經過修改，最終得到了預期結果，最終運行結果如圖4.1所示。5總結5.1優缺點分析本計算器能完成加減乘除運算，結構簡單，硬件較少，成本較低，另外本程序采用模塊化設計思想，可讀性強，具有很強的可移植性，便于調用。在處理多任務時，可以用中斷服務來實現多線程，通過設置中斷，啟動中斷服務子程序使其自己執行任務，而CPU可以做自己的工作，當有停止中斷的請求產生時，CPU再停下自己的工作做相應處理。但是也有很多不足之處。首先，程序有很多相同的代碼，本來可以用調用的方法實現，減少代碼長度，但是考

9、慮到本程序不是很長，而且用調用的方法必然會增加算法的復雜度和邏輯思維強度，所以在這里沒有采用！其次，為了節省空間，程序設計的注釋部分不夠詳細，使讀程序不是很方便。再次，本計算器不能完成小數運算，也不能完成科學計算器的一些功能，而要完成這些功能，需要設置更多的鍵盤，加更多的程序，比較復雜，因為我時間有限，在此不再處理。5.2 心得體會通過課程設計 ，我掌握了計算器的工作原理以及設計方法，我通過對計算器的幾個模塊的深入理解，我掌握了計算器的組成和制作過程，并通過自己的努力，制作出了自己的計算器，提高了我的動手能力和實踐能力，同時我對單片機有了更深入的理解，也學會了使用單片機的方法，加深了對課本知識

10、的進一步理解。加強了我思考和解決問題的能力，認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準！在設計過程中，經常會遇到一些問題，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現不了。所以這幾天不管是吃飯還是睡覺，腦子里總是想著如何解決這些問題，功夫不負有心人，我通過認真思考，請教同學，查找資料,最后終于熟練掌握了基本理論知識，而且領悟諸多平時學習難以理解掌握的較難知識，學會了如何思考的思維方式，找到了設計的靈感。在尋找答案的過程中,我學到了很多平時缺少的東西，對于理論知識學習不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”！認真思考才能找到出路，當初沒有思路，誠如舉步維艱，茫

11、茫大地，不見道路。在對理論知識梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒有思考便無出路，雨后才能見彩虹。 失敗是成功之母。不經歷多次調試，是不可能得到完好的程序的。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設計過程中，我們不斷發現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的調試環節，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。實踐課誠然是一門專業課，給我很多專業知識以及專業技能上的提升，同時又是一門講道課，一門思辨課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。至于建議，一言以蔽之

12、，大學教育當如此。我是一個急性子的人，看到那么復雜知識，我就不想做了，不過為了搞好課程設計，我硬是耐心完成每一個細節，我堅持一天呆在實驗室10多個小時，雖然晚上眼睛比較酸痛，但是我感覺值。這么多天的努力沒有白費，我最后很好的完成了任務,很有成就感！我相信我在以后的生活和學習中會更耐心，更認真的！參考文獻：1陳冬云 等.ATmega 128單片機原理與開發指導.機械工業出版社,20062李群芳 等.單片微型計算機及接口技術（第二版）.電子工業出版社,20053周航慈.單片機程序設計基礎.北航出版社,20054何立民.MCS-51單片機應用系統設計.北航出版社，20025馬潮.高檔8位單片機ATm

13、ega128原理與開發應用指南.北京航空航天大學出版社，2004附錄 程序#include <iom16v.h>#include <macros.h>#include <math.h>const unsigned char tab1=" Welcome "const unsigned char tab3="+-*/= " unsigned char key10; unsigned int temp1=0,temp2=0; unsigned char count1 = 0; unsigned char wei;void

14、delay(unsigned int ms) unsigned int i,j; for(i=0;i<ms;i+) for(j=0;j<1141;j+);void int_port() DDRA=0XFF; DDRB=DDRB|0X07; PORTB&=BIT(PB0); DDRD=0XFF; PORTD=0XFF; DDRD=0XF0; PORTD=PORTD&0X0F;void com_lcd(unsigned char com) PORTB&=BIT(PB2); PORTB&=BIT(PB1); PORTA=com; PORTB|=BIT(PB

15、0); delay(1); PORTB&=BIT(PB0);void data_lcd(unsigned char data) PORTB|=BIT(PB2); PORTB&=BIT(PB1); PORTA=data; PORTB|=BIT(PB0); delay(1); PORTB&=BIT(PB0);unsigned char key_press() unsigned char i; DDRD=0XFF; PORTD=0XF0; DDRD=0X0F; i=PIND; if(i=0XF0) DDRD=0XFF;/沒鍵按下 return 0; else DDRD=0XF

16、F;/有鍵按下 return 1; unsigned char key_scan()/鍵檢測 unsigned char key1,i=0X7F,j; delay(10); if(key_press() do i=(i<<1|i>>7); PORTD=i; DDRD=0X0F; key1=PIND; j=key1&0XF0; while(j=0XF0);while(key_press();switch(key1) case 0xEE: key1=0x0;break; case 0xDE: key1=0x1;break; case 0xBE: key1=0x2;b

17、reak; case 0x7E: key1=0x3;break; case 0xED: key1=0x4;break; case 0xDD: key1=0x5;break; case 0xBD: key1=0x6;break; case 0x7D: key1=0x7;break; case 0xEB: key1=0x8;break; case 0xDB: key1=0x9;break; case 0xBB: key1=0xA;break; case 0x7B: key1=0xB;break; case 0xE7: key1=0xC;break; case 0xD7: key1=0xD;brea

18、k; case 0xB7: key1=0xE;break; case 0x77: key1=0xF;break; default: key1=16; else key1=16; return key1;void clear_lcd()unsigned char i; com_lcd(0x01);/清屏 delay(1); com_lcd(0x38);/5*7,2行顯示 delay(1); com_lcd(0x06);/文字不動，光標自動右移 delay(1); com_lcd(0x0C);/開顯示 delay(1); com_lcd(0x81);/第一行首地址 delay(1); for (i

19、=0;i<16;i+) data_lcd(tab1i); delay(5);void clear_lcd_2() /清第二行 unsigned char i; com_lcd(0xc0); delay(1);for (i=0;i<16;i+) data_lcd(tab11); delay(1);unsigned int qushu(unsigned char m)/第一個數 unsigned char i; unsigned int num; unsigned int temp = 0; wei=m-1;/位數 for (i=1;i<=wei;i+) if(keyi=9) n

20、um=0; elsenum=keyi+1; temp=temp*10+num; return temp;unsigned int result(unsigned int c,unsigned int d)/運算子程序 unsigned int result2; unsigned char k; k=keywei+1; switch(k) case 0x0a:result2=c+d; break; case 0x0b:result2=c-d; break; case 0x0c:result2=c*d; break; case 0x0d:result2=c/d; default: ; return

21、 result2;void disp_result(unsigned int result_num )/顯示結果子程序 unsigned char aa=0; unsigned char i,c; unsigned int n = result_num ; clear_lcd_2(); com_lcd(0xc0); delay(1); data_lcd(tab314); com_lcd(0x04); delay(1); com_lcd(0xcf); delay(1); if(n=0)aa=1; while(n!=0) /計算結果長度 n=n/10; aa+; for (i=1;i<=aa;i+) c=result_num%10; if(c=0) c=10; data_lcd(tab3c-1);/顯示結果 delay(1); result_num=resu