送给刚接触微控制器的朋友的礼物。使用微控制器制作一个简单的计算器。

大家好，关于送给刚接触微控制器的朋友的礼物。使用微控制器制作一个简单的计算器。很多朋友都还不太明白，今天小编就来为大家分享关于的知识，希望对各位有所帮助！

简单计算器

为了帮助单片机爱好者学习单片机，本计算器是以STC89C51RC系列单片机为核心组成的简易计算器系统。该系统由单片机控制，实现4*4键盘扫描的实时按键检测，并将过程和结果显示在LCD1602显示屏上。硬件比较简单，主要由四部分组成。第一部分是最小单片机系统；第二部分是4*4矩阵键盘；第三部分是LCD1602显示屏；第四部分是系统+5V供电。先说一下制作过程：

第一步，画电路原理图

以单片机为主控芯片的简易计算器示意图

第二步，根据设计绘制的原理图采购电子元件

所用电子元件详细清单

单片机主控芯片——-STC89C52RC 1片

LCD液晶显示模块——LCD1602 1片

点击按钮BUTTON — — 17

自锁开关按钮—— 1个

10K可调电阻—–1个

晶振—– 1

10K电阻—–9个

10UF电解电容—–1个

稳频电容30PF—-2个

PCB通用实验板—-1块

第三步，万能实验板的焊接

由于使用的原厂零件相对较少，因此焊接也相对简单。焊接时主要要注意的是，最好使用单片机芯片的插座，以方便编程。另外，LCD1602的引脚必须焊接正确，不能焊错。另一种是焊接16X16矩阵按钮时。还要注意。其他的则更容易焊接。

简单计算器电路板正面

简单计算器焊接反面

下面主要讲一下LCD1602液晶显示模块。大的通常在第一行显示16个小黑块，第二行不显示任何内容。这是1602液晶屏。 1602 LCD 的主显示容量为16 x 2 个字符。该芯片工作电压为4.5~5.5V，工作电流为2.0mA（5.0V），模块的最佳工作电压为5.0V 1602 LCD，从它的名字我们可以看出它的显示能力，即可以显示2行，每行16 个字符LCD。其工作电压为4.5V5.5V。我们可以直接将其连接到5V电源上，但是要保证我们的5V系统不能低于4.5V。 5V工作电压下测得其工作电流为2mA。请注意，这个2mA只是指液晶，其黄色和绿色背光都是由LED制成的，所以功耗一般为一到二十毫安。 1602 LCD共有16个引脚。每个引脚的功能在下面的注释中解释。

1.VSS—电源地

2. VDD—-电源正极

3、VL—-液晶偏置信号

4、RS—-数据/命令选择端子（H/L）

5. R/W—-读/写选择端（H/L）

6.E—-使能信号端

7、D0——数据I/O（输入输出口）

8.D1—数据I/O（输入输出口）

9.D2—数据I/O（输入输出口）

10、D3—数据I/O（输入输出口）

11.D4—数据I/O（输入输出口）

12、D5—数据I/O（输入输出口）

13、D6—数据I/O（输入输出口）

14、D7—数据I/O（输入输出口）

15、BLA——背光源正极（输入输出口）

16. BLK—-背光负极（输入输出口）

LCD1602正面

LCD1602背面

第四部分是程序编写部分

我们制作的最简单的计算器可以由两个部分组成：按钮和液晶。下面我们一起来学习一个简单的整数计算器。为了不让程序过于复杂，我们的计算器不考虑连续加减等连续计算，也不考虑小数。有加号键、减号键、乘号键、除号键、0-9键、等号键、清除键等16个键组成矩阵键盘。我们采用模块化编程，程序分为三部分。第一部分是主要功能模块，第二部分是1602液晶模块，第三部分是按键动作和扫描模块。我们先来说一下主程序模块。必要的陈述后添加注释，以方便大家理解。

主要功能模块

#包括reg52.h

无符号字符步=0； //操作步骤

无符号字符oprt=0; //操作类型

有符号长num1=0; //操作数1

有符号长num2=0; //操作数2

有符号长结果=0； //操作结果

无符号字符T0RH=0； //T0重载值的高字节

无符号字符T0RL=0； //T0重载值的低字节

extern void LcdAreaClear(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char len);//清屏

无效主（无效）

{

EA=1； //使能总中断

配置定时器0(1); //配置T0时序1ms

InitLcd1602(); //初始化液晶屏

LcdShowStr(15, 1, ‘0’); //初始显示数字0

而(1)

{

密钥驱动程序（）； //调用按键驱动

}

/* 将长整型转换为字符串，str – 字符串指针，dat – 需要转换的数字，返回值- 字符串长度*/

无符号char LongToString(无符号char *str, 有符号长dat)

{

有符号字符i=0；

无符号字符长度=0；

无符号字符buf[12]；

if (dat 0) //如果是负数，先取绝对值，然后给指针加上负号

{

数据=-数据；

*str++=’-‘;

伦++;

}

do { //先转换为低位十进制数组

buf[i++]=dat % 10;

数据/=10；

而（数据0）；

len+=i； //i的最后一个值是有效字符的个数

while (i– 0) //将数组值转换为ASCII码并反向复制到接收指针

{

*str++=buf[i] + ‘0’;

}

*str=’\0′; //添加字符串终止符

返回长度； //返回字符串的长度

}/* 显示运算符，显示位置y，运算符类型type */

void ShowOprt(unsigned char y, unsigned char 类型)

{

开关（类型）

{

案例0: LcdShowStr(0, y, ‘+’);休息； //0代表+

案例1: LcdShowStr(0, y, ‘-‘);休息； //1代表-

案例2: LcdShowStr(0, y, ‘*’);休息； //2代表*

案例3: LcdShowStr(0, y, ‘/’);休息； //3代表/

默认：中断；

}

/* 重置计算器，清除变量值，并清除屏幕显示*/

无效重置（）

{

数字1=0；

数字2=0；

步长=0；

LcdFullClear();

}

/* 数字键动作函数，按键输入的n个数值*/

void NumKeyAction(无符号字符n)

{

无符号字符长度；

无符号字符str[12]；

if (step 1) //如果计算完成，则重新开始新的计算

{

重置（）;

}

if (step==0) //输入第一个操作数

{

num1=num1*10 + n; //输入值累加到原操作数

len=LongToString(str, num1); //将新值转换为字符串

LcdShowStr(16-len, 1, str); //显示在LCD的第二行

}

else //输入第二个操作数

{

num2=num2*10 + n; //输入值累加到原操作数

len=LongToString(str, num2); //将新值转换为字符串

LcdShowStr(16-len, 1, str); //显示在LCD的第二行

}

/* 操作员按键动作函数，操作员类型type */

void OprtKeyAction（无符号字符类型）

{

无符号字符长度；

无符号字符str[12]；

if (step==0) //第二个操作数尚未输入时的响应，即不支持连续运算

{

len=LongToString(str, num1); //第一个操作数转换为字符串

LcdAreaClear(0, 0, 16-len); //清除第一行左边的字符位

LcdShowStr(16-len, 0, str); //字符串显示在第一行右侧

ShowOprt(1, 类型); //在第二行显示运算符

LcdAreaClear(1, 1, 14); //清除第二行中间的字符位

LcdShowStr(15, 1, ‘0’); //第二行最右端显示0

oprt=类型； //记录操作类型

步骤=1；

}

/* 计算结果函数*/

无效GetResult()

{

无符号字符长度；

无符号字符str[12]；

if (step==1) //仅当第二个操作数输入后才进行计算

{

步骤=2；

switch (oprt) //根据运算符类型计算结果，不考虑溢出问题

{

案例0: 结果=num1 + num2;休息；

案例1: 结果=num1 – num2；休息；

案例2: 结果=num1 * num2;休息；

案例3: 结果=num1/num2;休息；

默认：中断；

}

len=LongToString(str, num2); //原来的第二个操作数和运算符显示在第一行

ShowOprt(0, oprt);

LcdAreaClear(1, 0, 16-1-len);

LcdShowStr(16-len, 0, str);

len=LongToString(str, 结果); //第二行显示计算结果和等号

LcdShowStr(0, 1, ‘=’);

LcdAreaClear(1, 1, 16-1-len);

LcdShowStr(16-len, 1, str);

}

/* 按键动作函数，根据按键码执行相应操作，keycode-key键码*/

void KeyAction（无符号字符键码）

{

if ((keycode=’0′) (keycode=’9′)) //输入字符

{NumKeyAction(键码- ‘0’); }

else if (keycode==0x26) //向上键， +

{ OprtKeyAction(0);}

else if (keycode==0x28) //向下键， –

{ OprtKeyAction(1); }

else if (keycode==0x25) //左键， *

{ OprtKeyAction(2);}

else if (keycode==0x27) //右键，

{OprtKeyAction(3);}

else if (keycode==0x0D) //输入按键，计算结果

{ 获取结果();}

else if (keycode==0x1B) //Esc键，清除

{

重置（）;

LcdShowStr(15, 1, ‘0’);

}

/* 配置并启动T0，ms-T0定时时间*/

void ConfigTimer0(无符号整数毫秒)

{

无符号长tmp； //临时变量

tmp=11059200/12; //定时器计数频率

tmp=(tmp * 毫秒)/1000; //计算需要的计数值

tmp=65536 – tmp； //计算定时器重载值

tmp=tmp + 28; //补偿中断响应延迟造成的错误

T0RH=（无符号字符）（tmp8）； //定时器重载值分为高字节和低字节

T0RL=(无符号字符)tmp;

TMOD=0xF0； //清除T0的控制位

TMOD |=0x01； //配置T0为模式1

TH0=T0RH； //加载T0重载值

TL0=T0RL；

ET0=1； //使能T0中断

TR0=1； //开始T0

}

/* T0中断服务函数，执行按键扫描*/

void InterruptTimer0() 中断1

{

TH0=T0RH； //重新加载重载值

TL0=T0RL；

键盘扫描（）； //按键扫描

}

1602液晶模组

#包括reg52.h

#定义LCD1602_DB P0

位LCD1602_RS=P1^0；

位LCD1602_RW=P1^1；

位LCD1602_E=P1^5；

/*等待LCD准备好*/

无效LcdWaitReady()

{

未签名的char sta；

LCD1602_DB=0xFF；

LCD1602_RS=0；

LCD1602_RW=1；

做{

LCD1602_E=1；

sta=LCD1602_DB; //读取状态字

LCD1602_E=0；

while (sta0x80); //bit7等于1，表示LCD忙，重复检测，直到等于0

}

/* 向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-要写入的命令值*/

void LcdWriteCmd(无符号字符cmd)

{

LcdWaitReady();

LCD1602_RS=0； LCD1602_RW=0； LCD1602_DB=cmd;

LCD1602_E=1； LCD1602_E=0；

}

/* 向LCD1602液晶写入一字节数据，dat-要写入的数据值*/

void LcdWriteDat(无符号字符数据)

{

LcdWaitReady();

LCD1602_RS=1； LCD1602_RW=0； LCD1602_DB=数据；

LCD1602_E=1； LCD1602_E=0；

}

/* 设置显示RAM起始地址，即光标位置，(x,y)——对应屏幕上的字符坐标*/

void LcdSetCursor(无符号字符x，无符号字符y)

{

无符号字符地址；

if (y==0) //根据输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址

地址=0x00 + x; //第一行的字符地址从0x00开始

别的

地址=0x40 + x; //第二行的字符地址从0x40开始

LcdWriteCmd(地址|0x80); //设置RAM地址

}

/* 在LCD上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针*/

void LcdShowStr(无符号字符x，无符号字符y，无符号字符*str)

{

LcdSetCursor(x, y); //设置起始地址

while (*str !=’\0′) //不断写入字符串数据，直到检测到终止符

{

LcdWriteDat(*str++);

}

/* 区域清除，清除从(x,y)坐标开始的len个字符位*/

void LcdAreaClear(无符号字符x，无符号字符y，无符号字符len)

{

LcdSetCursor(x, y); //设置起始地址

while (len–) //连续写空格

{

LcdWriteDat(”);

}

/* 清空整个屏幕*/

无效LcdFullClear()

{

LcdWriteCmd(0x01);

}

/* 初始化1602 LCD */

无效InitLcd1602()

{

LcdWriteCmd(0x38); //16*2显示，5*7点阵，8位数据接口

LcdWriteCmd(0x0C); //显示打开，光标关闭

LcdWriteCmd(0x06); //文字不动且地址自动+1

LcdWriteCmd(0x01); //清屏

}

在Lcd1602.c文件中，根据上层应用的需要，添加了两个清屏函数：区域清屏——LcdAreaClear，

清除整个屏幕——LcdFullClear。

按键操作及扫描模块

#包括reg52.h

sbit KEY_IN_1=P2^4； sbit KEY_IN_2=P2^5； sbit KEY_IN_3=P2^6；

sbit KEY_IN_4=P2^7;//定义输入端口

sbit KEY_OUT_1=P2^3;sbit KEY_OUT_2=P2^2;sbit KEY_OUT_3=P2^1;

sbit KEY_OUT_4=P2^0;//定义输出端口

unsigned char code KeyCodeMap[4][4]={ //矩阵键号到标准键盘键码的映射表

{ ‘1’, ‘2’, ‘3’,0x26 }, //数字键1,数字键2,数字键3,加号键

{ ‘4’, ‘5’, ‘6’,0x25 }, //数字键4、数字键5、数字键6、乘号键

{ ‘7’, ‘8’, ‘9’,0x28 }, //数字键7、数字键8、数字键9、减号键

{ ‘0’,0x1B,0x0D,0x27 } //数字键0、清除键、等号键、除号键

};

unsigned char pdata KeySta[4][4]={ //所有矩阵按键当前状态

{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

};

extern void KeyAction(unsigned char keycode);

/* 关键驱动函数，检测关键动作并调度相应的动作函数。需要在主循环中调用*/

voidKeyDriver()

{

无符号字符i, j;

static unsigned char pdata backup[4][4]={ //键值备份，保存之前的值

{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

};

for (i=0; i4; i++) //循环检测4*4矩阵按钮

{

对于(j=0; j4; j++)

{

if (backup[i][j] !=KeySta[i][j]) //检测按键动作

{

if (backup[i][j] !=0) //执行按钮按下时的动作

{

KeyAction(KeyCodeMap[i][j]); //调用按键动作函数

}

备份[i][j]=KeySta[i][j]; //刷新之前的备份值

}

/* 按键扫描函数，需要在定时中断中调用。建议调用间隔为1ms */

无效KeyScan()

{

无符号字符i；

静态无符号字符keyout=0; //矩阵按键扫描输出索引

static unsigned char keybuf[4][4]={ //矩阵按键扫描缓冲区

{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}, {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},

{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}, {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}

};

//将一行的4个键值移入缓冲区

keybuf[keyout][0]=(keybuf[keyout][0] 1) | keybuf[keyout][0]=(keybuf[keyout][0] 1) | KEY_IN_1；

keybuf[keyout][1]=(keybuf[keyout][1] 1) | keybuf[keyout][1]=(keybuf[keyout][1] 1) | KEY_IN_2；

keybuf[keyout][2]=(keybuf[keyout][2] 1) | keybuf[keyout][2]=(keybuf[keyout][2] 1) | KEY_IN_3；

keybuf[keyout][3]=(keybuf[keyout][3] 1) | keybuf[keyout][3]=(keybuf[keyout][3] 1) | KEY_IN_4； //去抖后更新按键状态

for (i=0; i4; i++) //每行有4个按钮，所以循环4次

{

if ((keybuf[keyout][i]0x0F)==0x00)

{ //当连续4次扫描值为0时，即4*4ms内按下按钮时，可以认为按钮已经稳定按下。

KeySta[keyout][i]=0;

}

否则if ((keybuf[keyout][i]0x0F)==0x0F)

{ //当连续4次扫描值为1时，即4*4ms内按钮处于弹出状态时，可以认为按钮已稳定弹起。

KeySta[keyout][i]=1;

}

} //执行下一次扫描输出

按键输出++； //输出索引递增

按键输出=0x03； //将索引值加4并返回零

switch (keyout) //根据索引，释放当前输出引脚，并将下一个输出引脚拉低

{

情况0: KEY_OUT_4=1； KEY_OUT_1=0;休息；

情况1: KEY_OUT_1=1； KEY_OUT_2=0；休息；

情况2: KEY_OUT_2=1； KEY_OUT_3=0；休息；

情况3: KEY_OUT_3=1； KEY_OUT_4=0；休息；

默认：中断；

}

Keyboard.c是对之前多次使用过的矩阵按键驱动的封装，具体是某个按键要执行的动作。

操作函数均在上层main.c中实现。该按键驱动文件只负责调用上层实现的按键动作函数。 main.c文件实现了所有应用层操作功能，即计算器功能所需的信息显示、按键动作响应等，还包括主循环的调度和定时中断。通过这样的程序，我们一方面可以学习如何对多个.c文件进行编程，另一方面可以学习如何灵活调用多个函数。您可以将此程序视为一个简单的练习小项目。

第五部分调试

调试完成的结果界面3795X593