基于Atmega16的简易计算器实验设计和Proteus仿真

该程序参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/128593249，实现了两个多位数字的加减乘除，在此基础上增加了按键‘C’对结果和输入数字的清除功能，尚未实现输入的逐位清除，此外，在运算除法时只能显示结果的整数部分。仿真基于Proteus8.6进行。

Proteus仿真电路图

LCD1602

功能代码

#include "LCD1602.h"
void lcd_port_init()
{DDRA = 0xff;PORTA = 0xff;DDRB = 0xff;PORTB = 0xff;
}
void delay(unsigned int t)
{while(t--){;}
}
/*
void LCD1602_Read_Status()
{unsigned char temp;RS_CLR;RW_CLR;EN_CLR;delay(10);RW_SET;delay(30);EN_SET;delay(100);temp=PINB;delay(100);EN_CLR;delay(10);RW_CLR;RS_SET;
}
void LCD1602_Read_Data()
{}*/
void LCD1602_Write_Command(unsigned char dat)
{delay(5000);RS_CLR;RW_CLR;DDRB = 0xff;delay(10);PORTB = dat;EN_CLR;delay(2);EN_SET;
}
void LCD1602_Write_Data(unsigned char dat)
{delay(5000);RS_SET;RW_CLR;DDRB = 0xff;delay(10);PORTB = dat;EN_CLR;delay(2);EN_SET;
}
void LCD1602_init()
{lcd_port_init();delay(15000);LCD1602_Write_Command(0x38);    /*显示模式设置*/delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x38);    /*显示模式设置*/delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x38);    /*显示模式设置*/delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x08);          //关显示delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x01);    /*显示清屏*/delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x06);    //指针自加delay(5000);LCD1602_Write_Command(0x0c);    /*显示光标移动设置*/delay(5000);
}void LCD_write_string(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) //写字符串s函数
{if(y == 0){LCD1602_Write_Command(0x80 + x);}else{LCD1602_Write_Command(0xc0 + x);//第二行}while(*s){LCD1602_Write_Data(*s);s++;}
}

头文件

#ifndef _LCD1602_H
#define _LCD1602_H
#include<iom16v.h>
#define RS 0
#define RW 1
#define EN 2
#define RS_SET PORTA=PORTA|(1<<RS)
#define RS_CLR PORTA=PORTA&(~(1<<RS))
#define RW_SET PORTA=PORTA|(1<<RW)
#define RW_CLR PORTA=PORTA&(~(1<<RW))
#define EN_SET PORTA=PORTA|(1<<EN)
#define EN_CLR PORTA=PORTA&(~(1<<EN))
void lcd_port_init();
void delay(unsigned int t);
void LCD1602_Write_Command(unsigned char dat);
void LCD1602_Write_Data(unsigned char dat);
#endif

矩阵键盘

功能代码

#include<iom16v.h>
#include <AVRdef.h>unsigned int KeyResult,key_flag=0;//按键值，按键读取标志位void Key_Result(unsigned char KeyRead,unsigned char i)//结果扫描函数，键盘(列，行)
{if(i==0) //第一行{switch (KeyRead){case 0x0e: KeyResult=1,key_flag=1; break; //(1,1)(行,列)case 0x0d: KeyResult=2,key_flag=1; break; //(1,2)case 0x0b: KeyResult=3,key_flag=1; break; //(1,3)case 0x07: KeyResult=10,key_flag=1; break; //(1,4)(+)}}else if(i==1) //第二行{switch (KeyRead){case 0x0e: KeyResult=4,key_flag=1; break; //(2,1)case 0x0d: KeyResult=5,key_flag=1; break; //(2,2)case 0x0b: KeyResult=6,key_flag=1; break; //(2,3)case 0x07: KeyResult=11,key_flag=1; break; //(2,4)(-)}}else if(i==2) //第三行{switch (KeyRead){case 0x0e: KeyResult=7,key_flag=1; break; //(3,1)case 0x0d: KeyResult=8,key_flag=1; break; //(3,2)case 0x0b: KeyResult=9,key_flag=1; break; //(3,3)case 0x07: KeyResult=12,key_flag=1; break; //(3,4)(*)}}else if(i==3) //第四行{switch (KeyRead){case 0x0e: KeyResult=13,key_flag=1; break; //(4,1)(C)case 0x0d: KeyResult=0,key_flag=1; break; //(4,2)case 0x0b: KeyResult=14,key_flag=1; break; //(4,3)(=)case 0x07: KeyResult=15,key_flag=1; break; //(4,4)(/)}}
}void Key_Scan(void)
{unsigned char KeyRead,i; //KeyRead保存键盘输入状态，i保存当前行DDRC=0xf0; //PC0~3带上拉输入，PC4~7输出低电平PORTC=0x0f;KeyRead=PINC; //读取键盘结果KeyRead&=0x0f; //屏蔽高四位if(KeyRead!=0x0f) //判断键盘是否被按下{delay_xms(15);//消抖for(i=0;i<4;i++){PORTC=~BIT(i+4); //第i列低电平|第i行扫描DDRC=0xf0; //PD0~3带上拉输入，PD4~7输出低电平KeyRead=PINC; //读取键盘结果Key_Result(KeyRead&0x0f,i); //传递读取结果（屏蔽高四位),当前行（i）}}
}

头文件

#ifndef _MatrixKey_h
#define _MatrixKey_h
#include<iom16v.h>
#include <AVRdef.h>
extern unsigned int KeyResult;
extern unsigned int key_flag;
Key_Result(unsigned char KeyRead,unsigned char i);
void Key_Scan();
#endif

主函数

#include<iom16v.h>
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"unsigned char L1[16];//显示第一行
unsigned char L2[16];//显示第二行int result1 = 0; //存储第一个整数
int result2 = 0; //存储第二个整数
int Oper = 0;  //存储运算符
unsigned int succeed_flag = 0,clear_flag=0;//计算完成标志位，清除标志位void delay_1ms(void)
{unsigned char i,j;for(i=0;i<40;i++)for(j=0;j<33;j++){;}
}void delay_xms(unsigned int x)
{unsigned int i;for(i=0;i<x;i++){delay_1ms();}
}void display_line1(void)//第一行输入显示
{static unsigned int num=0;unsigned char str = 0;/*如果有计算完成标志，将显示内容清除,并将此标志位清零*/if(succeed_flag == 1){    sprintf((char *)L1,"               ");LCD_write_string(0,0,L1);sprintf((char *)L2,"               ");LCD_write_string(0,1,L2);succeed_flag = 0;num = 0;}switch(KeyResult){case 0 :  str = '0';  break;case 1 :  str = '1';  break;case 2 :  str = '2';  break;case 3 :  str = '3';  break;case 4 :  str = '4';  break;case 5 :  str = '5';  break;case 6 :  str = '6';  break;case 7 :  str = '7';  break;case 8 :  str = '8';  break;case 9 :  str = '9';  break;case 10 : str = '+';   break;case 11 : str = '-';   break;case 12 : str = '*';   break;case 13 : clear_flag = 1;   break;case 14 : str = '=';   break;case 15 : str = '/';   break;default:break;}L1[num]=str;num++;if(clear_flag == 1){    sprintf((char *)L1,"            ");LCD_write_string(0,0,L1);sprintf((char *)L2,"            ");LCD_write_string(0,1,L2);num=0;clear_flag=0;  }LCD_write_string(0,0,L1);key_flag=0;if(num>=16){num=0;}
}/*识别第一个数字*/
void distinguish_num1(void)
{static int num = 0;unsigned int key;key=KeyResult;/*如果被按下的是数字*/    switch(key){case 0 :  num = num * 10 + 0;  break;case 1 :  num = num * 10 + 1;  break;case 2 :  num = num * 10 + 2;  break;case 3 :  num = num * 10 + 3;  break;case 4 :  num = num * 10 + 4;  break;case 5 :  num = num * 10 + 5;  break;case 6 :  num = num * 10 + 6;  break;case 7 :  num = num * 10 + 7;  break;case 8 :  num = num * 10 + 8;  break;case 9 :  num = num * 10 + 9;  break;default:break;}    /*如果被按下的是运算符，则将之前的数字进行合成，然后保存运算符*/if(key == 10){/*加法*/Oper = 1;result1 = num;num = 0;   //将num清零，避免影响之后的计算}else if(key == 11){/*减法*/Oper = 2;result1 = num;num = 0;   //将num清零，避免影响之后的计算}else if(key == 12){/*乘法*/Oper = 3;result1 = num;num = 0;   //将num清零，避免影响之后的计算}else if(key == 13){/*清除*/result1 = 0;Oper = 0;num = 0;}else if(key == 15){/*除法*/Oper = 4;result1 = num;num = 0;   //将num清零，避免影响之后的计算}
}/*识别第二个数字*/
void distinguish_num2(void)
{static int num = 0;/*如果被按下的是数字*/ unsigned int key;key=KeyResult; switch(key){case 0 :  num = num * 10 + 0;  break;case 1 :  num = num * 10 + 1;  break;case 2 :  num = num * 10 + 2;  break;case 3 :  num = num * 10 + 3;  break;case 4 :  num = num * 10 + 4;  break;case 5 :  num = num * 10 + 5;  break;case 6 :  num = num * 10 + 6;  break;case 7 :  num = num * 10 + 7;  break;case 8 :  num = num * 10 + 8;  break;case 9 :  num = num * 10 + 9;  break;default:break;}if(key == 13){/*清除*/result2 = 0;Oper = 0;num = 0;}    /*当等于号被按下时，识别第二个数字，并将结果计算，显示*/if(key == 14){result2 = num;if(Oper == 1)  /*加*/{result2 = result1 + result2;            }else if(Oper == 2)  /*减*/{result2 = result1 - result2;}else if(Oper == 3)  /*乘*/{result2 = result1 * result2;}else if(Oper == 4)  /*除*/{result2 = result1 / result2;}        sprintf((char *)L2,"%d   ",result2);LCD_write_string(0,1,L2);/*将第一，二个数字,运算符以及保存的num清零*/result1 = 0;result2 = 0;Oper = 0;num = 0;/*计算完成标志置1*/succeed_flag = 1;}
}void main()
{LCD1602_init();while(1){Key_Scan();if(key_flag){display_line1();/*当第一串数字没有识别时，执行此函数，识别第一串数字以及运算符*/if(Oper == 0){distinguish_num1();}/*当第一串数字以及运算符已经确定的时候，执行识别第二串数字函数*/else{distinguish_num2();                    }                 }   }
}

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