8.5簡易加法計算器
學到這里，已經掌握了一種顯示設備和一種輸入設備的使用，那么是不是可以來做點綜合性的實驗了�，F在就來做一個簡易的加法計算器，用程序實現從板子上標有0～9數字的按鍵輸入相應數字，該數字要實時顯示到數碼管上，用標有向上箭頭的按鍵代替加號，按下加號后可以再輸入一串數字，然后回車鍵計算加法結果，并同時顯示到數碼管上。雖然這遠不是一個完善的計算器程序，但作為初學者也可以鞏固一下前邊學習到的所有內容。
首先，本程序相對于之前的例程要復雜得多，需要完成的工作也多得多，所以把各個子功能都做成獨立的函數，以使程序便于編寫和維護。分析程序的時候就從主函數和中斷函數入手，隨著程序的流程進行就可以了。
其次，可以看到再把矩陣按鍵掃描分離出動作以后，并沒有直接使用行列數所組成的數值作為分支判斷執行動作的依據，而是把抽象的行列數轉換為了一種叫做標準鍵盤鍵碼（就是電腦鍵盤的編碼）的數據，然后用得到的這個數據作為下一步分支判斷執行動作的依據，為什么多此一舉呢？有兩層含義：第一，盡量讓自己設計的東西（包括硬件和軟件）向已有的行業規范或標準看齊，這樣有助于別人理解認可設計，也有助于設計與別人的設計相對接，畢竟標準就是為此而生的。第二，有助于程序的層次化而方便維護與移植，比如現在用的按鍵是4*4的，但如果后續又增加了一行成了4*5的，那么由行列數組成的編號可能就變了，就要在程序的各個分支中查找修改，稍不留神就會出錯，而采用這種轉換后，則只需要維護KeyCodeMap這樣一個數組表格就行了，看上去就像是把程序的底層驅動與應用層的功能實現函數分離開了，應用層不用關心底層的實現細節，底層改變后也無需在應用層中做相應修改，兩層程序之間是一種標準化的接口。這就是程序的層次化，而層次化是構建復雜系統的必備條件，那么現在就先通過簡單的示例來學習一下吧。
#include <reg52.h> sbit ADDR0 = P1^0; sbit ADDR1 = P1^1; sbit ADDR2 = P1^2; sbit ADDR3 = P1^3; sbit ENLED = P1^4; sbit KEY_IN_1 = P2^4; sbit KEY_IN_2 = P2^5; sbit KEY_IN_3 = P2^6; sbit KEY_IN_4 = P2^7; sbit KEY_OUT_1 = P2^3; sbit KEY_OUT_2 = P2^2; sbit KEY_OUT_3 = P2^1; sbit KEY_OUT_4 = P2^0; unsigned char code LedChar[] = { //數碼管顯示字符轉換表 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E }; unsigned char LedBuff[6] = { //數碼管顯示緩沖區 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF }; unsigned char code KeyCodeMap[4][4] = { //矩陣按鍵編號到標準鍵盤鍵碼的映射表 { 0x31, 0x32, 0x33, 0x26 }, //數字鍵1、數字鍵2、數字鍵3、向上鍵 { 0x34, 0x35, 0x36, 0x25 }, //數字鍵4、數字鍵5、數字鍵6、向左鍵 { 0x37, 0x38, 0x39, 0x28 }, //數字鍵7、數字鍵8、數字鍵9、向下鍵 { 0x30, 0x1B, 0x0D, 0x27 } //數字鍵0、ESC鍵、 回車鍵、 向右鍵 }; unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩陣按鍵的當前狀態 {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1} }; void KeyDriver(); void main() { EA = 1; //使能總中斷 ENLED = 0; //選擇數碼管進行顯示 ADDR3 = 1; TMOD = 0x01; //設置T0為模式1 TH0 = 0xFC; //為T0賦初值0xFC67，定時1ms TL0 = 0x67; ET0 = 1; //使能T0中斷 TR0 = 1; //啟動T0 LedBuff[0] = LedChar[0]; //上電顯示0 while (1) { KeyDriver(); //調用按鍵驅動函數 } } /* 將一個無符號長整型的數字顯示到數碼管上，num-待顯示數字 */ void ShowNumber(unsigned long num) { signed char i; unsigned char buf[6]; for (i=0; i<6; i++) //把長整型數轉換為6位十進制的數組 { buf = num % 10; num = num / 10; } for (i=5; i>=1; i--) //從最高位起，遇到0轉換為空格，遇到非0則退出循環 { if (buf == 0) LedBuff = 0xFF; else break; } for ( ; i>=0; i--) //剩余低位都如實轉換為數碼管顯示字符 { LedBuff = LedChar[buf]; } } /* 按鍵動作函數，根據鍵碼執行相應的操作，keycode-按鍵鍵碼 */ void KeyAction(unsigned char keycode) { static unsigned long result = 0; //用于保存運算結果 static unsigned long addend = 0; //用于保存輸入的加數 if ((keycode>=0x30) && (keycode<=0x39)) //輸入0-9的數字 { addend = (addend*10)+(keycode-0x30); //整體十進制左移，新數字進入個位 ShowNumber(addend); //運算結果顯示到數碼管 } else if (keycode == 0x26) //向上鍵用作加號，執行加法或連加運算 { result += addend; //進行加法運算 addend = 0; ShowNumber(result); //運算結果顯示到數碼管 } else if (keycode == 0x0D) //回車鍵，執行加法運算(實際效果與加號相同) { result += addend; //進行加法運算 addend = 0; ShowNumber(result); //運算結果顯示到數碼管 } else if (keycode == 0x1B) //Esc鍵，清零結果 { addend = 0; result = 0; ShowNumber(addend); //清零后的加數顯示到數碼管 } } /* 按鍵驅動函數，檢測按鍵動作，調度相應動作函數，需在主循環中調用 */ void KeyDriver() { unsigned char i, j; static unsigned char backup[4][4] = { //按鍵值備份，保存前一次的值 {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1} }; for (i=0; i<4; i++) //循環檢測4*4的矩陣按鍵 { for (j=0; j<4; j++) { if (backup[j] != KeySta[j]) //檢測按鍵動作 { if (backup[j] != 0) //按鍵按下時執行動作 { KeyAction(KeyCodeMap[j]); //調用按鍵動作函數 } backup[j] = KeySta[j]; //刷新前一次的備份值 } } } } /* 按鍵掃描函數，需在定時中斷中調用，推薦調用間隔1ms */ void KeyScan() { unsigned char i; static unsigned char keyout = 0; //矩陣按鍵掃描輸出索引 static unsigned char keybuf[4][4] = { //矩陣按鍵掃描緩沖區 {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF} }; //將一行的4個按鍵值移入緩沖區 keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1; keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2; keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3; keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4; //消抖后更新按鍵狀態 for (i=0; i<4; i++) //每行4個按鍵，所以循環4次 { if ((keybuf[keyout] & 0x0F) == 0x00) { //連續4次掃描值為0，即4*4ms內都是按下狀態時，可認為按鍵已穩定的按下 KeySta[keyout] = 0; } else if ((keybuf[keyout] & 0x0F) == 0x0F) { //連續4次掃描值為1，即4*4ms內都是彈起狀態時，可認為按鍵已穩定的彈起 KeySta[keyout] = 1; } } //執行下一次的掃描輸出 keyout++; //輸出索引遞增 keyout = keyout & 0x03; //索引值加到4即歸零 switch (keyout) //根據索引，釋放當前輸出引腳，拉低下次的輸出引腳 { case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break; case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break; case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break; case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break; default: break; } } /* 數碼管動態掃描刷新函數，需在定時中斷中調用 */ void LedScan() { static unsigned char i = 0; //動態掃描的索引 P0 = 0xFF; //顯示消隱 switch (i) { case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[0]; break; case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[1]; break; case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[2]; break; case 3: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[3]; break; case 4: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[4]; break; case 5: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=1; i=0; P0=LedBuff[5]; break; default: break; } } /* T0中斷服務函數，用于數碼管顯示掃描與按鍵掃描 */ void InterruptTimer0() interrupt 1 { TH0 = 0xFC; //重新加載初值 TL0 = 0x67; LedScan(); //調用數碼管顯示掃描函數 KeyScan(); //調用按鍵掃描函數 } 8.6練習題1、理解單片機最小系統三要素電路設計規則。 2、掌握函數間相互調用的方法和規則。 3、學會獨立按鍵和矩陣按鍵的電路設計方法和軟件編程思路。 4、用一個按鍵實現一個數碼管數字從F~0遞減的變化程序。 5、用矩陣按鍵做一個簡易減法計算器。
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