一種基于A(yíng)T89C51單片機的十進(jìn)制計算器系統

　　本設計是基于AT89C51單片機進(jìn)行的十進(jìn)制計算器系統設計，可以完成計算器的鍵盤(pán)輸入，進(jìn)行加、減、乘、除4位無(wú)符號數字的簡(jiǎn)單四則運算，并在LED 上相應的顯示結果。硬件方面從功能考慮，首先選擇內部存儲資源豐富的AT89C51單片機，輸入采用4×4矩陣鍵盤(pán)。顯示采用4位7段共陽(yáng)極LED動(dòng)態(tài)顯示。軟件方面從分析計算器功能、流程圖設計，再到程序的編寫(xiě)進(jìn)行系統設計。

　　引言

　　本系統采用AT89C51單片機作為控制器，用來(lái)實(shí)現實(shí)現四位數的“+”，“-”，“*”，“/”運算，運算結果通過(guò)數碼管顯示，并具有有清零功能。 AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k BytesFlash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計數器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗(WDT)電路，片內時(shí)鐘振蕩器。

　　1總體設計方案

　　1.1系統組成與工作原理

　　本系統以51單片機為主控核心，與矩陣鍵盤(pán)、晶振、LED顯示管模塊一起組合而成。其工作過(guò)程為：首先存儲單元初始化，顯示初始值和鍵盤(pán)掃描，判斷按鍵位置，得出按鍵值，單片機則對數據進(jìn)行儲存與相應的處理轉換，之后送入數碼管動(dòng)態(tài)顯示。將運算結果送入數碼管動(dòng)態(tài)顯示。本設計只能進(jìn)行結果不超過(guò)四位數的運算，其功能如下：

　　(1)數字鍵“0”到“9”用數碼管顯示。

　　(2)加法運算：加數與被加數均不能超過(guò)9999，加法最終結果不能超過(guò)9999.

　　(3)減法運算：減法運算正常邏輯為大的數值減去小的數值，本計算器亦如此，只能進(jìn)行正常邏輯的運算，如為小的數值減去大的數值，則將得到的負數與535相加，得到相應的結果，即如果想進(jìn)行小數減大數的運算，則把得到的結果減去535即得到負數的正確結果。

　　(4)乘法運算：與上述方法一樣，計算結果不能超出9999，如溢出則顯示結果只有后三位。

　　(5)除法運算：除數與被除數均不能超過(guò)9999，計算結果只顯示整數部分。

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

　　(7)清零功能：程序不穩定或出現錯誤時(shí)，運用清零鍵回到初始狀態(tài)，也可用復位鍵清零。

　　2系統硬件設計

　　2.1系統硬件總體設計

　　本系統由鍵盤(pán)矩陣、LED顯示管、這幾個(gè)部分組成，鍵盤(pán)輸入鍵值，LED顯示管顯示當前按鍵及結果。硬件總體設計圖1如下：

　　圖1硬件總體設計圖

　　2.2矩陣掃描顯示當前按鍵模塊

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

　　圖2矩陣掃描顯示當前按鍵模塊

　　2.3鍵盤(pán)布局模塊

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

　　圖3計算器的鍵盤(pán)布

　　圖4系統的軟件流程圖

　　3.2顯示程序模塊

　　顯示程序將要顯示數值的千位、百位、十位與個(gè)位分別計算出來(lái)，通過(guò)P0段選口輸出數值，通過(guò)位選口P3^3、P3^4、P3^5、P3^6實(shí)現動(dòng)態(tài)顯示。

　　LED數碼管，實(shí)現七段數碼管的顯示四位十進(jìn)制數。通過(guò)段選來(lái)顯示按鍵及計算結果的數值。由于本硬件設計選用的是共陽(yáng)接法，所以對應的段碼表如下3.3鍵盤(pán)掃描模塊

　　本次鍵盤(pán)掃描程序采用的是行列翻轉法掃描鍵盤(pán)，即先置行為0，讀列值，存在變量1中，然后把列置為0，讀行值，存在變量2中，把變量1和變量2相加即為按鍵對應的鍵值，下表為相應按鍵對應的鍵值

　　4結束語(yǔ)

　　本計算器是以51系列單片機為核心構成計算器系統，該設計為能進(jìn)行簡(jiǎn)易算術(shù)運算的計算器，在現有的硬件條件下只能進(jìn)行結果不超過(guò)四位數的運算，能實(shí)現加減乘除的運算功能與數字清零功能，以及系統的復位功能。