1、设计需求及目标
在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计要求：
①掌握MCS-51系列某种产品（例如8051）的最小电路及外围扩展电路的设计方法；
②计算器能实现加、减、乘、除、平方等多种运算；
③较为友好的界面显示，对输入实时显示，对计算结果输出显示；
④能够具备比较完善的报错系统
2、设计思路
本设计是以STC89C52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用4*5矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除等十几种数字运算，同时支持括号的嵌套使用级浮点数的运算，并在LCD1602上显示操作过程。
3、设计方案
利用矩阵键盘进行按键的输入，通过对矩阵键盘的扫描，获取用户的输入，并实时的显示在1602液晶上，每次获取到输入时，根据软件设计的相应方法对输入进行处理、运算，输入结束后（以“=“为标志），将最终的运算结果输出的液晶上。硬件电路如图所示。
4、主要代码
#include <REGX51.H>
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
sbit RS = P2^5;
sbit RW = P2^6;
sbit E = P2^7;
#define Data P0//数据端口
//全局变量
float num1;//第一操作数num1 （初始为零）
float num2;//第二操作数num2 （初始为零）
char yun_flag='+';//运算符号 yun_flag （默认为+ ）
char key_last;//上次按键状态标志 key_last
char sqrt_flag;//开方键按下标志 sqrt_flag
unsigned long pos_flag=1;//小数位权pos_flag (默认为1)
char neg_flag;//正负标志 neg_flag
char data c_num1[15]=" ";//c_num1 字符型第一操作数 (数组不定义大小与其他变量冲突)
char data c_num2[15]=" ";//c_num2 字符型第二操作数
char error;//运算法则错误；
char len;//小数点后位数
/* 微秒延时函数 */
/******************************************************************/
void DelayUs(unsigned char us)//delay us
{
unsigned char uscnt;
uscnt=us>>1; /*12MHz频率*/
while(--uscnt);
}
/******************************************************************/
/* 毫秒函数声明 */
/******************************************************************/
void DelayMs(unsigned char ms)
{
while(--ms)
{
DelayUs(250);
DelayUs(250);
DelayUs(250);
DelayUs(250);
}
}
/******************************************************************/
/* 写入命令函数 */
/******************************************************************/
void WriteCommand(unsigned char c)
{
DelayMs(5);//操作前短暂延时，保证信号稳定
E=0;
RS=0;
RW=0;
_nop_();
E=1;
Data=c;
E=0;
}
/******************************************************************/
/* 写入数据函数 */
/******************************************************************/
void WriteData(unsigned char c)
{
DelayMs(5); //操作前短暂延时，保证信号稳定
E=0;
RS=1;
RW=0;
_nop_();
E=1;
Data=c;
E=0;
RS=0;
}
/******************************************************************/
/* 写入字节函数 */
/******************************************************************/
void ShowChar(unsigned char pos,unsigned char c)
{
unsigned char p;
if (pos>=0x10)
p=pos+0xb0; //是第二行则命令代码高4位为0xc
else
p=pos+0x80; //是第二行则命令代码高4位为0x8
WriteCommand (p);//写命令
WriteData (c); //写数据
}
/******************************************************************/
/* 写入字符串函数 */
/******************************************************************/
void ShowString (unsigned char line,char *ptr)
{
unsigned char l,i;
l=line<<4;
for (i=0;*(ptr+i)!='\0';i++)
ShowChar (l++,*(ptr+i));//循环显示16个字符
}
/******************************************************************/
/* 初始化函数 */
/******************************************************************/
void InitLcd()
{
DelayMs(15);
WriteCommand(0x38); //display mode
WriteCommand(0x38); //display mode
WriteCommand(0x38); //display mode
WriteCommand(0x06); //显示光标移动位置
WriteCommand(0x0c); //显示开及光标设置
WriteCommand(0x01); //显示清屏
}
/*************按键扫描****************************/
char scan()
{
char h_data,l_data,i,key_num;
P2=P2&0XE0;//P2低5位送0
P1=P1|0X0F;//P1低4位送1
while((P1|0xf0)==0xff)//判断P1低4位是否全为1
{
while((P1|0xf0)==0xff);
DelayMs(10);//延时10ms
}
l_data=~(P1|0xf0);//记入列标志
P2=P2|0X1F;//P2低五位送1
P1=P1&0XF0;//P1低四位送0
h_data=~(P2|0xe0);//记入行标志
for(i=0;i<=4;i++)//计算行号(0~4)
{
if(h_data==1)break;
h_data=h_data>>1;
}
h_data=i;//行号
for(i=1;i<=4;i++)//计算列号(1~4)
{
if(l_data==1)break;
l_data=l_data>>1;
}
l_data=i;//列号
key_num=h_data*4+l_data;
P2=P2&0XE0;//P2低5位送0
P1=P1|0X0F;//P1低4位送1
while((P1|0xf0)!=0xff)//判断P1低4位是否全为1
{
while((P1|0xf0)!=0xff);
DelayMs(10);//延时10ms
}
return key_num;
}
void float_to_char(float a,char* p)
{
char i,flag,length;
flag=0;
sprintf(p,"%f",a);
length=strlen (p);
for(i=0;i<length;i++)
{
if(*(p+i)=='.')flag=1;
}
if(flag==1)
for(i=length-1;i>=0;i--)
{
if(*(p+i)=='.'){*(p+i)='\0';break;}
if(*(p+i)!='0'){*(p+i+1)='\0';break;}
}
}
/**********************更新液晶*************************/
void refresh()//更新液晶
{
char length,i,j;
char dot;
dot=0;
float_to_char(num2,c_num2);//num2转为字符型
length=strlen(c_num2);
for(i=0,j=0;i<length;i++)
{
if(c_num2[i]=='.')
dot=1;
if(dot==1)
j++;
}
if(j<len)
{
if(dot==1)
{
for(i=length;i<(length+len-j);i++)
{
c_num2[i]='0';
}
c_num2[i]='\0';
}
else
{
c_num2[length]='.';
if(len-j>1)
{
for(i=length+1;i<(length+len-j);i++)
c_num2[i]='0';
}
c_num2[length+len-j]='\0';
}
}
if(neg_flag==1)//'+/-'按下首位加‘-’
{
length=strlen(c_num2);//计算c_num2长度
for(i=length-1;i>=0;i--)
{
c_num2[i+1]=c_num2[i];
}
c_num2[length+1]='\0';
c_num2[0]='-';
}
if(sqrt_flag==1)
{
length=strlen(c_num2);//计算c_num2长度
for(i=length-1;i>=0;i--)
{
c_num2[i+1]=c_num2[i];
}
c_num2[length+1]='\0';
c_num2[0]=0xe8;//字符根号
}
if(error==0)
{
float_to_char(num1,c_num1);//num1转为字符型
WriteCommand(0x01); //显示清屏
ShowString(0,c_num1);
ShowString(1,c_num2);
ShowChar(15,yun_flag);
}else
{
WriteCommand(0x01); //显示清屏
ShowString(0,"error!!!");
}
}
//键值处理
void operation1(char keynum)//按下 ’+、-、*、/处理
{
if(key_last==1)//上次按键为 数字、小数点、+/-、sqrt
{
if(neg_flag==1)num2=-num2;//'+/-'按下
if(sqrt_flag==1)//sqrt按下
{
if(num2>=0)
num2=sqrt(num2);
else
error=1;
}
if(yun_flag=='+')num1=num1+num2; //按下的是‘+’
if(yun_flag=='-')num1=num1-num2;//按下的是‘-’
if(yun_flag=='*')num1=num1*num2;//按下的是‘*’
if(yun_flag=='/')//按下的是‘/’
{
if(num2!=0)
num1=num1/num2;
else
error=1;
}
num2=0;//num2清零
sqrt_flag=0;//sqrt_flag清零
neg_flag=0;//neg_flag清零
pos_flag=1;//pos_flag回1
}
if(keynum==4)yun_flag='+';//yun_flag更新
if(keynum==8)yun_flag='-';
if(keynum==12)yun_flag='*';
if(keynum==16)yun_flag='/';
len=0;
key_last=0;//key_last更新
refresh();
}
//////////////////////////////////////////////////////
void operation2(char keynum)//输入数字
{
float Data1;
if(keynum==1)Data1=7;//分析输入数字
if(keynum==2)Data1=8;
if(keynum==3)Data1=9;
if(keynum==5)Data1=4;
if(keynum==6)Data1=5;
if(keynum==7)Data1=6;
if(keynum==9)Data1=1;
if(keynum==10)Data1=2;
if(keynum==11)Data1=3;
if(keynum==13)Data1=0;
if(pos_flag==1)//更新num2
num2=num2*10+Data1;
else
{
num2=num2+(Data1/pos_flag);
pos_flag=pos_flag*10;
len++;
}
key_last=1;//更新key_last
refresh();
}
////////////////////////////////////////////////////////////
void operation3()//输入小数点
{
if(pos_flag==1)//首次出现小数点
{
pos_flag=pos_flag*10;//小数位权*10
len++;
}
key_last=1;//更新key_last
refresh();//更新液晶
}
/////////////////////////////////////////////////////
void operation4()//输入'='
{
if(neg_flag==1)num2=-num2;//'+/-'按下
if(sqrt_flag==1)//sqrt按下
{
if(num2>=0)
num2=sqrt(num2);
else
error=1;
}
if(yun_flag=='+')num1=num1+num2; //按下的是‘+’
if(yun_flag=='-')num1=num1-num2;//按下的是‘-’
if(yun_flag=='*')num1=num1*num2;//按下的是‘*’
if(yun_flag=='/')//按下的是‘/’
{
if(num2!=0)
num1=num1/num2;
else
error=1;
}
num2=0;//num2清零
sqrt_flag=0;//sqrt_flag清零
neg_flag=0;//neg_flag清零
pos_flag=1;//pos_flag回1
yun_flag='+';//yun_flag更新
len=0;
key_last=0;//key_last更新
refresh();
}
////////////////////////////////////////////////////
void operation5()//输入clear all
{
num1=0;// num1清零
num2=0;//num2清零
sqrt_flag=0;//清sqrt_flag
neg_flag=0;// 清neg_flag
pos_flag=1;// Pos_flag=1
yun_flag='+';// yun_flag(为'+')
error=0;//清error
len=0;
key_last=0;//更新key_flag
refresh();//更新液晶
}
///////////////////////////////////////////////////////
void operation6()//输入'C'
{
num2=0;//num2清零
sqrt_flag=0;//清sqrt_flag
neg_flag=0;//清neg_flag
pos_flag=1;//pos_flag=1
len=0;
key_last=0;//key_last
refresh();//更新液晶
}
////////////////////////////////////////////////////////////
void operation7()//输入'+/-'
{
if(neg_flag==0)//neg_flag反转
neg_flag=1;
else neg_flag=0;
key_last=1;//key_last
refresh();// 更新液晶
}
/////////////////////////////////////////////////////////////
void operation8()//输入'sqrt'
{
if(sqrt_flag==0)//sqrt_flag反转
sqrt_flag=1;
else sqrt_flag=0;
key_last=1;//更新key_last
refresh();//更新液晶
}
//键值分析
void key(char keynum)
{
switch(keynum)
{
case 4 :
case 8 :
case 12:
case 16://+、-、*、/
{
if(error==0)
operation1(keynum);
break;}
case 1 : //数字7
case 2 : //数字8
case 3 : //数字9
case 5 : //数字4
case 6 : //数字5
case 7 : //数字6
case 9 : //数字1
case 10 : //数字2
case 11 : //数字3
case 13 : //数字0
{
if(error==0)
operation2(keynum);
break;}
case 14 ://小数点
{
if(error==0)
operation3();
break;}
case 15 :// '='
{
if(error==0)
operation4();
break;}
case 17 :// clear all
{
operation5();
break;}
case 18 :// 'C'
{
if(error==0)
operation6();
break;}
case 19 :// '+/-'
{
if(error==0)
operation7();
break;}
case 20 ://sqrt
{
if(error==0)
operation8();
break;}
}
}
main()
{
InitLcd(); //初始化LCD
DelayMs(15); //延时保证信号稳定
refresh();
//延时保证信号稳定
while(1)
{
key(scan());
}
}完整资料：
https://market.m.taobao.com/app/idleFish-F2e/widle-taobao-rax/page-detail?wh_weex=true&wx_navbar_transparent=true&id=613987896889&ut_sk=1.WUpxx7gpwUoDAMmnnrBIzAno_12431167_1585207021579.Copy.detail.613987896889.1828622527&forceFlush=1
