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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5×8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。 本次设计注重设计方法及流程，首先根据原理设计电路，利用keil编程，借助实验开发平台进行仿真实验，进而利用altium designer 制作PCB，最后到焊接元器件，直至调试成功。在设计的同时，特别注重keil软件和altium designer软件的使用方法和技巧以及常用的LCD显示器和矩阵键盘的设计和使用方法。
Altium Designer画的原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)
仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）
制作出来的实物图如下：
单片机源程序如下:
- #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;}
- ……………………
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