微处理器原理与应用实验（51单片机部分）——实验3.7 LCD1602显示实验

实验具体内容

在 Proteus 环境下搭建如下图所示的电路图：

控制要求：

本实验利用 LCD1602 和 16 个按键实现简单的十进制数加减乘除四则混合运算。其中按键 KEY0-KEY9 分别代表了数字 0-9，按键 10-13 分别代表了运算符“+,-,*,/”，按键“15”代表“=”，按键 14 代表清除命令，以便进行下一次的输入和计算。不管什么时候按下清除按键计算过程停止，两个输入变量都将清 0，屏幕将清屏。

LCD1602 的第一行用于显示所输入的两个计算数以及计算符，第二行用于显示计算结果。结果允许为负数，但输入的两个输入数都必须是双字节正整数范围内的数，即：0-32767之间。除数必须保证不为 0，否则将报错。除数时必须能同时显示商与余数。

编程思路

按键的扫描与识别可以参考“3.4.1 示例实验”中的方法。LCD1602 的显示控制可以

参考“3.7.2 LCD1602 示例实验”。

编成时要有一个状态变量，该变量用于记录当前是输入的哪个变量。输入第一个变量，遇到输入运算符时结束第一个变量的输入。输入第二个变量，遇到“=”号时结束第二个变量的输入，并且开始计算结果。

计算结果由于是 16 进制的，要将其转换成十进制，并将该十进制的数转换成字符串后逐位显示出来。减法时要注意结果是否为负，除法时要注意除数是否为 0，结果是否带有余数。

另外，按键要注意去抖动处理。

流程图

实验过程

① 根据上述实验内容，参考 1.2.2，在 Proteus 环境下建立图 3.22 所示原理图，并将其保存为 LCD1602_self.DSN 文件。

② 根据控制要求和编程思路画出流程图，并编写源程序，将其保存为 LCD1602_self.c。

③ 运行 Keil uVision2 开发环境，按照 1.1.3 节介绍的方法建立工程LCD1602_self.uV2，CPU 为 AT89C51，包含启动文件 STARTUP.A51。

④ 按照 1.2.2 第（6）节介绍的方法将 C 语言源程序 LCD1602_self.c 加入工程LCD1602_self.uV2，并设置工程 LCD1602_self.uV2 属性，将其晶振频率设置为12MHz，选择输出可执行文件，仿真方式为选择硬仿真，并选择其中的“PROTEUS VSM MONITOR 51 DRIVER”仿真器。

⑤ 构造（Build）工程 LCD1602_self.uV2。如果输入有误进行修改，直至构造正确，生成可执行程序 LCD1602_self.hex 为止。

⑥ 为 AT89C51 设置可执行程序 LCD1602_self.hex。

⑦ 运行程序，点击按键输入数据与运算符，计算，观察计算结果，并验证其是否正确。

⑧ 输入过程中，按“清除按键”观察结果，重新输入数据计算并验证。

实验截图：

加法：

减法：

乘法：

除法：

带余数除法：

除数为0报错：

实验源程序

#include <reg51.h> 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int 
#define uchar unsigned char 
uchar code KEY_TABLE[]={ 0x11,0x21,0x41,0x81,0x12,0x22,0x42,0x82,0x14,
0x24,0x44,0x84,0x18,0x28,0x48,0x88}; //按键键值表
uchar code line_data[] ={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9',
'+','-','*','/','C','='}; //要显示的字符
int code num_data[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};    //按钮对应的具体数值
 sbit LCD_RS=P1^7; //定义控制引脚 
 sbit LCD_RW=P1^6; 
 sbit LCD_EN=P1^5;
 uchar flag  = 0;
 int sum1,sum2,sum3,nums;        //sum1为第一个数，sum2为第2个数，sum3为计算结果
 uchar result[16];
 uchar operator;                //记录运算符状态    0为+ ，1为- ，2为* ，3位/  
/***************************延时子程序**********************/ 
 void delay_ms(uint xms) 
 { 
 uint i,j; 
 for(i=xms;i>0;i--) 
 for(j=110;j>0;j--); 
 } 

 /*******************短延时子程序，作键盘去抖动功能****************/ 
 void delays() 
 { 
 uint n=10000;while(n--); 
 } 
/*************************LCD 忙检查子程序**********************/ 
 bit lcd_busy()
 {
     bit check;
     LCD_RS=0;
     LCD_RW=1;
     LCD_EN=1;
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
check=(bit)(P2&0x80);
    LCD_EN=0;
    return check;
 }
    /************************写命令子程序**********************/ 
void lcd_wcmd(uchar cmd) 
 { 
 while(lcd_busy()); 
 LCD_RS=0; 
 LCD_RW=0; 
 LCD_EN=0; 
 _nop_(); 
 _nop_(); 
 P2=cmd;
 _nop_();
 _nop_();
 _nop_();
 _nop_(); 
 LCD_EN=1; 
 _nop_();
 _nop_();
 _nop_(); 
 _nop_(); 
 LCD_EN=0; 
 } 
/***************************清除子程序**********************/ 
  void clr() 
 { 
 sum1 = 0;
 sum2 = 0;
 sum3 = 0;
 nums = 0;
 flag = 0;
 memset(result, 0, sizeof(result));
 lcd_wcmd(0x01);    //清屏指令 DB7-DB0 部分为 01H
 lcd_wcmd(0x000x80); //显示位置为第1行第0列 
 delay_ms(2);   //清屏指令需要 1.64ms 以上 
 } 

/**************************写数据子程序**********************/ 
 void lcd_wdat(uchar dat)
{
    while(lcd_busy());
    LCD_RS=1;
    LCD_RW=0;
    LCD_EN=0;
    _nop_();
    _nop_();
    P2=dat;
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN=1;
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN=0;
}

/*************************初始化子程序**********************/ 
 void lcd_init() 
 { 
 delay_ms(15); //等待 LCD 电源稳定 
 lcd_wcmd(0x38); //功能设定指令中 DL=1,N=1,F=0,8 位数据宽度,16*2 显示， 
        //5*7 点阵字符 
 delay_ms(5); 
 lcd_wcmd(0x0f); //显示开关控制指令中 D=1,C=0,B=0,显示开，开光标,闪烁 
 delay_ms(5); 
 lcd_wcmd(0x06); //进入模式设置指令中 I/D=1,S=0,地址自动增加 
 delay_ms(5); 
 lcd_wcmd(0x01); //清除 LCD 显示内容,清屏指令 DB7-DB0 部分为 01H 
 delay_ms(5); 
 } 


 /**************************主程序******************************/ 
 void main() 
 { 
 uchar i,temp,key,str,num,result2[4];
 uint remainder;
 lcd_init(); //初始化 
 clr(); //清屏 
 delay_ms(5); 
 while(1) 
 { 
    P3=0xf0; //行置为 0，列置为 1，读列值 
    if(P3!=0xf0) 
        { 
        delays(); //去抖动 
        P3=0xf0; 
        if(P3!=0xf0) 
            { 
            temp=P3; 
            P3=0x0f; 
            key=tempP3;   //按位取或
            key=0xff-key; //按位取反
            while(1)
            {
                P3=0xf0;
                if(P3==0xf0) break;      //等待按键释放
            }  
            for (i=0;i<16;i++) 
                { 
                if(key==KEY_TABLE[i]) 
                    { 
                     num=i; 
                     break; 
                    } 
                } 
            str=line_data[i];
            if(i<10)    
            {   nums=num_data[i];
                if(flag == 0)    sum1= sum1*0x000A+nums;
                if(flag == 1)    sum2= sum2*0x000A+nums;
            }
            
            if(i==10)   {operator = 0;    flag = 1;}       //转为状态1，输入第2个数
            if(i==11)   {operator = 1;    flag = 1;}
            if(i==12)   {operator = 2;    flag = 1;}
            if(i==13)   {operator = 3;    flag = 1;}
            if(i==14)   clr();
            if(i==15)   
            {   
                switch(operator)
                {
                    case 0: sum3 = sum1+sum2;
                            break;
                    case 1: sum3 = sum1-sum2;
                            break;
                    case 2: sum3 = sum1*sum2;
                            break;
                    case 3: if(sum2==0) 
                            {
                                strcpy(result,"Error!");
                                break;
                            }
                            sum3 = sum1/sum2;
                            remainder = sum1%sum2;
                            break;
                }
                flag=2;                 //转为状态2，方便在lcd第2行输出结果
            }
            if((flag==0flag==1)&&str!='C')    lcd_wdat(str);      //'C'代表清除指令，不输出
            if(flag==2)    
            {   
                
                lcd_wcmd(0x400x80);    //设置显示位置为第2行第0列
                if(strcmp(result,"Error!"))
                {
                sprintf(result,"%d",sum3);
                if(operator==3&&(remainder!=0))
                {
                    strcat(result,"...");
                    sprintf(result2,"%d",remainder);
                    strcat(result,result2);
                }
                i=0;
                lcd_wdat(str);
                while(result[i]!='\0')
                {
                    lcd_wdat(result[i]);
                    i++;
                }
                }
                else 
                {
                    i=0;
                    while(result[i]!='\0')
                {
                    lcd_wdat(result[i]);
                    i++;
                }
                }
                
            }
            } 
        } 
 }

}