51单片机实现的简易计算器
1. 4X4键盘输入,点阵字符型液晶显示。
2. 由于所采用的浮点程序库的限制(MCU平台只找到这个……),浮点运算采用3字节二进制补码表示,有效数字6位。对于输入输出,采用3字节BCD码浮点数格式,有效数字只有4位,因此最终有效数字只有4位。
3. 可进行连续输入,例如:1.23+4.56*8.23/234.8 ,但是运算结果为从左到右,这也是8位简易计算器的方式。
4. 可进行错误判断,溢出、除零等错误将显示一个字符 E 。 5. 由于键盘只有16个按键,安排如下: +---------------+ | 7 | 8 | 9 | + | | 4 | 5 | 6 | - | | 1 | 2 | 3 | * | | 0 | . | = | / | +---------------+
6. 按键的缺少导致取消了一些特殊函数,即开根号,三角函数(sin, cos, tan, ctg)的实现,由于这些函数在浮点程序库中均已提供,如果硬件允许,在原来的框架上添加这些附加功能是很容易的(可以看作和+, -, *, /等价的按键操作,调用不同的子程序进行运算即可)
7. 按两次 = 等于清灵。因为按键实在太少,才采用了这个做法。 8. 相应举例:
按键 结果 说明
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
123+= 123 按下等号而没有第二个操作数,保留第一个操作数并认为此次运算结束(等号的功能)
123+321/111 4.0 等价于(123+321) / 111
2.3+5.4=/0.1+ 77 等号后直接按 / ,则将前面的运算结果作为第一个操作数 1/0= E 错误显示 9. 不足
使用3字节的浮点数表示,不可避免的带来了数表示的不精确,加上有效数字比较少,因此计算结果很容易产生误差,尤其是进行连续多次运算后,结果和精度较高的科学计算器的误差会很快达到0.01以上,当然这个差距和所测试的用例也有关系,4位有效数字导致了数字123456只能表示为123400,最后两位有效数字被摒弃了。
同时,虽然纯整数可以进行较为高精度的运算,实现也较为容易,但是考虑到要和浮点数混合在一起处理,如果在算法上分别考虑整数和浮点数,整个程序框架代码将会膨胀不少,因此将其简化为统一作为浮点数对待。
10. 源代码
2000行左右(含注释、空行),其中浮点程序库约900行。其余为键盘输入扫描、液晶输出显示和按键处理程序。文件大小 47.2 KB
-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= SOURCE CODE =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
;;
;; 显示程序符号定义 ;;
COM EQU 45H DAT EQU 46H CW_ADD EQU 5FFCH CR_ADD EQU 5FFDH DW_ADD EQU 5FFEH DR_ADD EQU 5FFFH
; 子程序说明: ; 寄存器工作组使用 ; WAITKEY, 00
; KEYPRESSED, MAKENUM, RES2RAW 等子程序, 01 ; FLOATING LIB, 10
; CALCULATE使用01, 当调用浮点程序库时 10 ; 显示子程序,11 ;
====================================================================== ; 工作区使用注意: ; -=-= 1. 位寻址区 =-=-=-
; 20H-21H 两个字用作位状态(位地址00H-0FH) ; 23H-27H ; NOT USE! ESP. 23H
; 28H-2FH为显示区域与记录输入数字所用,RAWIN PNTB BIT 10H ; 小数点位指示(位地址, POINT BIT)
POSB BIT 11H ; 位置位,POSB=1表示创建BCD低位,POSB=0表示创建BCD高位 DPB BIT 12H ; 大于1的浮点数MAKENUM时,指示小数点是否已经加入 ; 04H-08H, ARBITRARY USE
BYTE2 BIT 14H ; SEE BYTE2USAGE (CTRL+F, FIND IT.)
; STAT保存整个计算器的运行状态! ; BIT ASSIGNMENT: ; .7: ERROR ; .6: FLOAT
; .5 & .4: OPERATOR ; VALUE MEANING: ; 00: ADD ; 01: SUB ; 10: MUL ; 11: DIV ; .3: OPERATOR PRESSED
; .2: CONSTRUCTING NUM2 ; .1: CONSTRUCTING NUM1 ; .0: EQUAL SIGN PRESSED STAT EQU 20H
DCOUNT EQU 21H ; 数字位数计数(DIGIT COUNT),只是RAWIN中有效字节 INPUT EQU 2AH ; 键盘输入暂存 RAWPTR EQU 2BH ; 显示缓冲区指针 NUMPTR EQU 2CH ; 当前组建数字的指针
TEMP1 EQU 2DH ; 临时存储,一般用于临时保存R0, R1 TEMP2 EQU 2EH ; 以切换寄存器组, UNUNSED... 07.25.NIGHT
; -=-= 2. IRAM =-=- ; 30H-33H为第一个操作数 ; 34H-37H为第二个操作数 ; 38H-3FH为显示区域 ; 48H-4FH为临时存储区域 ; 结果则存储在第一个操作数位置 NUM1 EQU 30H NUM2 EQU 34H RAWIN EQU 38H TEMP EQU 48H
; -=-=-= 3. REGISTERS =-=-=-
; 键盘扫描使用寄存器组 0,浮点程序使用寄存器组 2 ; 其余数字组合部分用寄存器组 1 ; 测试程序使用寄存器组 3
; ASCII TABLE ; '.' -> 2EH ; '+' -> 2BH ; '-' -> 2DH ; '*' -> 2AH ; '/' -> 2FH ; '=' -> 3DH
;///////////////////////////////////////////////////////////////////// ;///
;/// T H E [ M A I N ] P R O G R A M ;/// ZEROX@2005.7.14
;//////////////////////////////////////////////////////////////////// ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN:
; 全局初始化 MOV SP, #60H ; 堆栈 MOV IE, #00H ; 禁止所有中断 ; 寄存器组 00 CLR RS1 CLR RS0
; 工作区IRAM(20H-5FH)默认全为0 INIT20TO5F:
MOV R0, #20H ; START AT 20H MOV R7, #40H ; 64 BYTES TO ZERO LOOP20TO5F: MOV @R0, #00H INC R0
DJNZ R7, LOOP20TO5F ; --------------------------------- SETB STAT.0 ; 初始状态为等号状态
MOV R7, #00H
MOV SCON, #00H ; 串行工作方式0 ; ------------------------------------- ;; DISPLAY INIT
; ------------------------------------- LCALL LCDINIT MOV COM,#06H LCALL PR1
MOV COM,#0C0H LCALL PR1
MAIN_LOOP:
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;
;; 键 盘 输 入 ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 获取键盘输入,使用寄存器组00 CLR RS1 CLR RS0 ; 获取输入 MOV A, #0F0H WAITKEY: NOP
CJNE A, #0F0H, WAITKEY_OK LCALL KEY SJMP WAITKEY
WAITKEY_OK: MOV A, R7
MOV INPUT, A ; 保存键盘输入到INPUT ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;
;; 按键响应(内部处理) ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 处理键盘输入,使用寄存器组01 CLR RS1 SETB RS0
LCALL KEYPRESSED
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;
;; 显 示 ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; LCALL DISPLAY
SJMP MAIN_LOOP
; ======================================================== ; ==
; == S U B R O U T I N E S ; ==
; ======================================================== KEYPRESSED:
; 键盘输入保存在 A 中,同时也保存在 INPUT 中 ANL A, #0F0H ; 屏闭低4位字节 JNZ NONDIGIT ; 高位非零,不是数字
; ========================================= ; 按键为数字
; 否则按下的是数字,添加到显示缓冲区 MOV A, INPUT ; 取回数字,高位已经是0 ; 如果之前处于“等号”状态,则此为NUM1 JB STAT.0, NEWNUM1
; 如果之前处于运算符状态,则此为NUM2 JB STAT.3, NEWNUM2 ; 如果处于第一个数字状态 JB STAT.1, INNUM1 ; 如果处于第二个数字状态 JB STAT.2, INNUM2 ; 否则出错!!