基于单片机的计算器设计—四位数运算，声光提示

于 2024-12-25 14:05:41 发布
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文章标签： 单片机 嵌入式硬件 proteus 51单片机 keil
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基于单片机的计算器设计

（仿真＋程序＋原理图＋设计报告）

功能介绍

具体功能：

1.采用LCD1602液晶显示；

2.用4*4矩阵按键输入，共16个按键；

3.能够计算四位数加减乘除，除法运算结果保留小数点后4位；

4.可以按键打开/关闭蜂鸣器+LED声光效果；

​演示视频：

基于单片机的计算器设计—四位数运算，声光提示

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

程序

/***微信公众号：木子单片机********/
/***************51单片机简易计算器设计************
按键介绍：
            |  7  |  8  |  9  |  +  |  
            - - - - - - - - - - - - -
            |  4  |  5  |  6  |  -  |
            - - - - - - - - - - - - -
            |  1  |  2  |  3  |  *  |
            - - - - - - - - - - - - -
			|  0  |  =  |  C  |  /  | 
*/
//操作说明：
//按第一个数，再按'+-*/',再按第二个数，最后按'='显示出结果，然后按C清屏
//加最大9999+9999=19998
//减最大9999-0   =9999
//乘最大9999*9999=99980001
//除 1/9=0.1111 保留小数点后4位

#include <REGX52.H>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
/******************LCD1602**********************/
#define LCD_RS	P2_4				//定义LCD_RS端口
#define	LCD_RW	P2_5				//定义LCD_RW端口
#define	LCD_EN	P2_6				//定义LCD_EN端口
#define	LCD_DA	P0					//定义LCD_DA端口(数据端)

#define	KEY		P3					//定义矩阵按键为P3口
#define Speak	P2_3				//定义蜂鸣器端口
#define	LED		P2_2				//定义指示灯
#define	KEY_1	P2_0				//定义按键为P1.7口(开/关 蜂鸣器、LED灯)
#define	LED1	P1					//定义流水指示灯

/**************定义显示数据数组*************/
uchar code table[]= {"                "}; 

/****************定义动画数组***************/
uchar code table1[]={"   Welcome to   "};
uchar code table2[]={" 51 MCU Counter "};

/*************定义流水灯显示数组************/
uchar code table3[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//从低位往高位(流水)
uchar code table4[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//从高位往低位(流水)					
uchar code table5[]={0x7e,0xbd,0xdb,0xe7};//从两边往中间(流水)
uchar code table6[]={0xe7,0xdb,0xbd,0x7e};//从中间往两边(流水)

/***************定义运算数据***************/
long int data_a=0;			        //第一个数
long int data_b=0; 		            //第二个数
long int data_c=0;					//计算结果

uchar dispaly[10];         			//显示缓冲

uchar i,j;							//定义i,j 
uchar flag=1;						//定义开/关 蜂鸣器、LED灯标志位,初始化为1
uchar n=1;							//定义n为1(默认 8位LED显示流水状态1)
uchar k=0;							//定义k
uchar num=0;						//定义时间基数初始值为0
uchar key=0xff;            	   		//键值初始化
uchar a=0;		 					//第1个数   可以按1-4次(在主函数中体现)
uchar b=5; 							//第2个数   可以按1-4次(在主函数中体现)
uchar x=0;  						//定义x=0

/***************延时函数*********************/
void delay(uint time)				//延时函数
{
	uint i,j;
	for(i=time;i>0;i--)       	
	for(j=110;j>0;j--);
}

/***************蜂鸣器响 延时函数************/
void delay_fmq(uint time)			//蜂鸣器响 延时函数
{
	uint x,y;
	for(x=time;x>0;x--)
	for(y=5;y>0;y--);
}
/************LED灯闪烁并且蜂鸣器响***********/
void spk()							//LED灯闪烁并且蜂鸣器响
{
	LED=0;							//LED亮								
	for(j=0;j<100;j++)				//利用for语句延时
	{
		Speak=0;					//蜂鸣器为低电平							
		delay_fmq(5);				//延时
		Speak=1;					//蜂鸣器为高电平
		delay_fmq(5);				//延时
	}
	LED=1;							//LED灭
}

/***************1602液晶写指令*****************/
void write_com(uchar com)    		//1602液晶写指令(参照LCD1602时序图)
{
	LCD_RS=0;                   	//写指令
	LCD_RW=0;						//写液晶
	LCD_DA=com;                		//写入指令com
	delay(2);            			//延时
	LCD_EN=1;                   	//使能1602
	delay(2);            			//延时 
	LCD_EN=0;	                	//使能1602
}

/****************1602液晶写数据***************/
void write_date(uchar date) //1602液晶写数据(参照LCD1602时序图)
{
	LCD_RS=1;                   	 //写数据
	LCD_RW=0; 					 	//写液晶
	LCD_DA=date;                 	//写入数据date
	delay(2);		             	//延时
	LCD_EN=1;                    	//使能1602
	delay(2);          			   	//延时
	LCD_EN=0;	                 	//使能1602
}

/****************指定x,y写入字符函数*********/
void W_lcd(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) 
{     
	if(y==0)						//如果y=0				 
	{
		write_com(0x80 + x);	 	//第一行 
	}    
	else							//否则y=1						
	{
		write_com(0xc0 + x);	 	//第二行
	}          
	write_date(Data);            	//写入数据
}
/****************指定x,y写入字符串函数********/
void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) 
{     
	if(y==0)						//如果y=0
	{
		write_com(0x80 + x);		//第一行
	} 		
 	else							//否则y=1
	{
		write_com(0xC0 + x);		//第二行
	}        		
	while(*s)                        	
 	{
		write_date(*s);				//写入数据
		s++;						//s++
	}      		
}

/*****************初始化液晶******************/ 
void LCD_init()              		//初始化液晶
{
	write_com(0x38);             	//8 位总线,双行显示,5X7 的点阵字符
	write_com(0x0c);            	//开显示，无光标，光标不闪烁
	write_com(0x01);             	//清屏
}

/*****************开机动画********************/
void cartoon()						//开机动画
{
	spk();							//蜂鸣器响,LED亮
	write_com(0x80);				//写指令 准备显示第1行第1个
	for(i=0;i<16;i++)				//for语句循环16次		
	{
		write_date(table1[i]);		//写数据"   Welcome to   "
		delay(100);					//延时一下(为了数字、字母一个一个显示)
	}
	write_com(0xc0);				//写指令 准备显示第2行第1个			
	for(i=0;i<16;i++)				//for语句循环16次
	{
		write_date(table2[i]);		//写数据" 51 MCU Counter "
		delay(100);					//延时一下(为了数字、字母一个一个显示)
	}
	spk();							//蜂鸣器响,LED亮
	delay(200);
}

/*************反转法键盘扫描******************/
short keycheckdown()				//反转法键盘扫描
{
	short temp1,temp2,temp,a=0xff;
	KEY=0xf0;	//1111 0000			//输入行值（或列值） 
	delay(20);						//延时
	temp1=KEY;	//**** 0000			//读列值（或行值）
	KEY=0xff;
	delay(20);						//延时 
	KEY=0x0f;	//0000 1111  		//输入列值（或行值）
	delay(20);						//延时 	
	temp2=KEY;	//0000 ****			//读行值（或列值）
	KEY=0xff;
	temp=(temp1&0xf0)|(temp2&0xf);	//将两次读入数据组合
    switch(temp)					//通过读入数据组合判断按键位置
	{	
/************第一行按键 7 8 9 + *********/
	    case 0xee :a=7;   			//按键 7 
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break;  				//返回
	   	case 0xed :a=8;   			//按键8   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回
	   	case 0xeb :a=9;  			//按键9   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回
		case 0xe7 :a=0x0a;			//按键 +     
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	

/************第二行按键 4 5 6 - *********/
   		case 0xde :a=4;   			//按键 4   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回 	
  		case 0xdd :a=5;  			//按键 5   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回 	
   		case 0xdb :a=6;   			//按键 6   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
	 	case 0xd7 :a=0x0b;			//按键 -   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	

/************第三行按键 1 2 3 * *********/
	 	case 0xbe :a=1;   			//按键 1   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
    	case 0xbd :a=2;   			//按键 2  
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
    	case 0xbb :a=3;  			//按键 3   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
		case 0xb7 :a=0x0c;			//按键 *   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	

/************第四行按键 0 = C / *********/
   		case 0x7e :a=0;	 			//按键 0   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
	 	case 0x7d :a=0x0e;			//按键 =   
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
	 	case 0x7b :a=0x0f;			//按键 C	
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回	
 	 	case 0x77 :a=0x0d;			//按键 / 	
			 if(flag==1)			//若flag为1,则蜂鸣器响，LED亮
			 {
			     spk();
			 }
			 break; 				//返回
	
		default :a=0xff;			//没有键按下
	}
	return a;						//返回按键值
}

/******************显示数据a******************/
void display_a() 					//显示数据a
{
	dispaly[3]=data_a%10000/1000;   //千位
	dispaly[2]=data_a%1000/100;     //百位
	dispaly[1]=data_a%100/10;       //十位
	dispaly[0]=data_a%10;           //个位

	write_com(0x80+0);              //显示数据a
	if(data_a>999)
	{	
		write_date('0'+dispaly[3]);	//显示千位
	}      
	if(data_a>99)
	{	
		write_date('0'+dispaly[2]);	//显示百位
	}		
	if(data_a>9)
	{
		write_date('0'+dispaly[1]); //显示十位
	}     
	write_date('0'+dispaly[0]);     //显示个位
}

/******************显示数据b******************/
void display_b() //显示数据b
{
	write_com(0x80+7); 				//第一行
	dispaly[3]=data_b%10000/1000;   //千位
	dispaly[2]=data_b%1000/100;     //百位
	dispaly[1]=data_b%100/10; 		//十位
	dispaly[0]=data_b%10;           //个位
	if(data_b>999)
	{	
		write_date('0'+dispaly[3]);	//显示千位 
	}       
	if(data_b>99)
	{	
		write_date('0'+dispaly[2]); //显示百位 
	}     
	if(data_b>9)  
	{	
		write_date('0'+dispaly[1]); //显示十位
	}     
  	write_date('0'+dispaly[0]);     //显示个位
}

/******************计算结果*******************/
void display_c(x)
{
	if(data_c<100000000&&data_c>-1)					//溢出时显示错误
	{	
		dispaly[8]=data_c%1000000000/100000000;    	//万万
		dispaly[7]=data_c%100000000/10000000;    	//千万
		dispaly[6]=data_c%10000000/1000000;    		//百万
		dispaly[5]=data_c%1000000/100000;    		//十万
		dispaly[4]=data_c%100000/10000;    			//万
		dispaly[3]=data_c%10000/1000;    			//千
		dispaly[2]=data_c%1000/100;      			//百
		dispaly[1]=data_c%100/10;        			//十
		dispaly[0]=data_c%10;            			//个 
		write_com(0x80+0x40+7); 					//第二行
		if(x==4)
		{    
			if(data_c>99999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[8]);			//显示万万
			}    
			if(data_c>9999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[7]);			//显示千万
			}   
			if(data_c>999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[6]);			//显示百万
			}  
			if(data_c>99999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[5]);			 //显示十万
			}   
			write_date('0'+dispaly[4]);    			 //万
			write_date('.');
			write_date('0'+dispaly[3]);    			 //千
			write_date('0'+dispaly[2]);    			 //百
			write_date('0'+dispaly[1]);    			 //十
			write_date('0'+dispaly[0]);    			 //个 
		}
		else
		{
			if(data_c>99999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[8]);			 //显示万万
			}    
			if(data_c>9999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[7]);			 //千万
			}   
			if(data_c>999999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[6]);			 //百万
			}    	 
			if(data_c>99999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[5]);			 //十万
			}    
			if(data_c>9999)		
			{	
				write_date('0'+dispaly[4]);		     //万
			}    
			if(data_c>999)	
			{	
				write_date('0'+dispaly[3]);		  	 //千
			}    
			if(data_c>99)		
			{	
				write_date('0'+dispaly[2]);			 //百
			}   
			if(data_c>9)		
			{	
				write_date('0'+dispaly[1]);			 //十
			}    
			write_date('0'+dispaly[0]);   			 //个 
		}
	}
	else  						 //溢出时显示错误
	{
		write_com(0x80+0x40+11); //第二行
		write_date('E');         //显示 E 
		write_date('r');         //显示 R
		write_date('r');		 //显示 R
		write_date('o');		 //显示 O
		write_date('r');		 //显示 R
	}
}

/****************加减乘除运算*****************/
void eql(uchar yunsuan)			//加减乘除运算
{
	switch(yunsuan)				//功能键选择
	{   
		case 1:	data_c=data_a+data_b;		//加法
				break; 						//返回		 									
				
		case 2:	if(data_a>=data_b)			//若a>b
				{
					data_c=data_a-data_b;	//减法
				} 	
               	else						//否则a<b
				{
					data_c=data_b-data_a;	//减法
					W_lcd(5,1,'-');			//带上负号
				}	
			 	break;  					//返回	
				 
		case 3:	data_c=(data_a*data_b);		//乘法
				break;						//返回	
	  
		case 4:	if(data_b==0)				//如果被除数为0				
				{
					LCD_Write_String(1,1,"Error");//除法   溢出时显示错误
				}
				else
				{
					data_c=(data_a*10000)/data_b;//除法	
				}
				break;						//返回		  
				
		case 0: break;						//不做运算 返回
	}	  
}
											  
/****************定时器0初始化****************/
void Time0_init()				//定时器0初始化
{
	TMOD=0x01;					//定时器0为方式1
	TL0=(65536-50000)%256;
	TH0=(65536-50000)/256;		//12M晶振 定时时间50ms
	ET0=1;						//开定时器0中断
	EA=1;						//开总中断
	TR0=1;						//开启定时器0
}

/****************开/关 指示函数***************/
void K_G_ZS()					//开/关 指示函数
{
	if(KEY_1==0)				//若按键按下
	{
		delay(20);				//延时去抖
		if(KEY_1==0)			//再次确认按键是否按下
		{
			flag=!flag;			//flag取反
		}						//flag=0关闭蜂鸣器响和LED亮。flag=1开启蜂鸣器响和LED亮
		if(flag==1)				//若flag为1
		{
			spk();				//蜂鸣器响,LED亮
			TR0=1;				//开启定时器0
		}
		else
		{
			TL0=(65536-50000)%256;
			TH0=(65536-50000)/256;//12M晶振 定时时间50ms	
			TR0=0;				//关闭定时器0
			num=0;				//时间基数清0
			n++;				//n加1		
			k=0;				//k清0
			if(n==6) 			//若n=5
			{
				n=1;			//n置1    (n的范围是1 2 3 4 5)
			}		
			LED1=0xff;			//流水指示灯关闭			
		}
		while(KEY_1==0);		//等待按键松开
	}
}

/*************定时器0中断服务函数**************/
void Time0() interrupt 1 	 	//定时器0中断服务函数
{
	TH0=(65536-50000)/256;		//重新载装初值,设置50ms中断一次
	TL0=(65536-50000)%256;
	num++;						//时间基数加1	
	while(num==5)				
	{
		num=0;					//num清0
		if(n==1)				//如果n为状态1
		{
			LED1=table3[k];	    //8位LED 从上往下流水状态
			k++;
			if(k==8) {k=0;}	
		}
		else if(n==2)			//如果n为状态2
		{
			LED1=table4[k];		//8位LED 从下往上流水状态
			k++;
			if(k==8) {k=0;}
		}
		else if(n==3)			//如果n为状态3
		{
			LED1=table5[k];		//8位LED 从两边往中间流水状态
			k++;
			if(k==4) {k=0;}
		}
		else if(n==4)			//如果n为状态4
		{
			LED1=table6[k];		//8位LED 从中间往两边流水状态
			k++;
			if(k==4) {k=0;}
		}
		else					//如果n为状态5
		{
			LED1=table5[k];		//8位LED 从两边往中间,再从中间往两边流水状态
			k++;
			if(k==8) {k=0;}			
		}
	}
}

硬件设计

使用元器件：

单片机：STC89C52；

（注意：单片机是通用的，无论51还是52、无论stc还是at都一样，引脚功能都一样。程序也是一样的。）

自锁开关； 电阻10K；

电解电容10uF；瓷片电容30P；

电阻470(贴片)；晶振12M；

排针40P；排座(母)40P；

LCD1602(自备)；DIP40；

LED(红发红)；蜂鸣器；

电阻4.7K；三极管8550；

按键；可调电阻103；

9*15万能板；

导线：若干；

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流程图：

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设计资料

01仿真图

本设计使用proteus7.8和proteus8.9两个版本设计，向下兼容，无需担心！具体如图！

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02原理图

本系统原理图采用Altium Designer19设计，具体如图！

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03程序

本设计使用软件keil5版本编程设计！具体如图！

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04设计报告

九千字设计报告，具体如下！

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05设计资料

       资料获取请关注同名公众号，全部资料包括程序（含注释）、仿真源文件 、AD原理图、设计报告、流程图、实物图、元件清单等。具体内容如下，全网最全!!

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资料获取请观看前面演示视频！

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