简易计算器.doc

项目三 简易计算器 项目描述：键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。由于非编码键盘结构简单、成本低廉，在单片机中使用的都是非编码键盘。非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘、行列式键盘等。本项目就是通过设计能实现加、减、乘、除等运算的简易计算器，掌握单片机按键开关的硬件电路设计与工作原理；了解2、能编写单键控制程序。 任务要求：用四个独立按键控制数码管分别显示1、2、3、4。 相关知识讲解： 一．键盘 1．键盘的结构 （1）按键——一种按压式或触摸式常开型按钮开关（按压或触摸按键时触点闭合）。 （2）键盘——是一组按键的集合 2．键盘的分类 （1）键盘的分类 常用键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如BCD码键盘、ASCLL码键盘等；而靠软件来识别的称为非编码键盘。在单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的是非编码键盘。非编码键盘又分为：独立式非编码键盘和行列式非编码键盘。 （2）非编码键盘的工作方式。 查询方式：CPU要不间断地对键盘进行扫描工作，直到有键按下为止，期间CPU不能干任何其他工作。 定时方式：利用定时器产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。 中断方式：当有按键按下时，向CPU发出中断申请，CPU响应中断后对键盘进行扫描工作方式。 键输入中存在的问题及解决方法 （1）键抖动　 按键开关的机械触点在闭合与断开瞬间，由于弹性作用均有抖动的过程，从而使电压信号也出现抖动，如图3-1-1所示。抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为（5~10）ms。 图3-1-1 按键抖动时的电压波动 为了保证按键一次仅作一次键输入处理，必须去除抖动影响。通常采用的去抖方法有硬件去抖动和软件去抖动两种。硬件去抖动方法是在按键输出端加R-S触发器或单稳态电路构成去抖动电路。 由R-S触发器构成的硬件去抖动电路如图3-1-2所示，当按键S没有按下时，左边与非门输出为高电平，右边与非门输出为低电平；当按键按下时，左边与非门输出为低电平，右边与非门输出为高电平；当按键释放后，左边与非门输出又恢复为高电平，右边与非门输出又恢复为低电平；所以当S键进行一次按键操作，左边与非门输出一个负脉冲，右边与非门输出一个正脉冲。 图3-1-2 按键去抖动电路 在按键按下时，一旦接通右边触点，输出电平就发生翻转，由于+5V电源分别经过一个电阻接到左边与非门1脚和右边与非门5脚，所以在电平翻转后按键发生抖动时，根据R-S触发器的特性电路输出会保持翻转后的电平；在按键释放时，一旦接通左边触点，输出电平又发生翻转，同样原理在电平翻转后按键抖动时会一直保持翻转后的电平；从而利用该电路消除了按键抖动的影响。 软件去抖动方法是在第一次检测到有键按下时，调用10ms左右的延时程序，通过延时去掉抖动处的波动电压阶段，然后再确认该键是否仍保持闭合状态电平；若仍保持闭合状态电平则确认为该键真正被按下，否则视为干扰信号。 重键（两个或多个键同时按下）。 处理办法：当只有一个键按下时才读取键盘的输出，并且认为最后仍被按下的键是有效的正确按键。 4．键盘接口 单片机应用系统通常都具有人机对话功能，用户通过按键向单片机系统发出控制指令，单片机接收到键盘指令后完成相应的控制功能。在单片机应用系统中，常用的是独立式键盘和矩阵式键盘，此类键盘只简单提供通、断两种状态。 在本任务中用到的是独立式键盘，有关矩阵式键盘将在任务三中详细讲解。独立式键盘是指直接用I/O口线构成的单个按键电路，每个按键单独占有一根I/O口线，各I/O口线的工作状态不会互相影响。独立式键盘接口电路如图3-1-3所示。 图3-1-3 独立式键盘 独立式键盘接口电路的硬件电路和软件编程都比较简单，但每个按键必须占一根I/O口线，在按键个数较多时，I/O口线资源浪费较大，故只在按键数量不多时采用这种键盘电路。 二、.if语句 if语句是C语言的一个基本判定语句（条件选择语句）。它的基本结构是： if（表达式） {语句}； 在这种结构中，如果括号中的表达式成立（为真），则程序执行大括号中的语句；否则程序将跳过大括号中的语句部分，执行下面其他语句。 C语言提供了3种形式的if语句。 形式一：if（表达式）{语句} 例 : if（P1！=0）{c=20；} 形式二：if（表达式）{语句1；} else {语句2；} 例: if（P1！=0）{c=20；} else {c=0；} 形式三：if（表达式1）{语句1；} else if（表达式2）{语句2；} else if（表达式3）{语句3；} ┇ else if（表达式m）{语句n；} else {语句m；} 例 if（