基于51单片机的电子计算器(DOC)
基于51单片机的简易计算器2.
基于51单片机的计算器设计2015年5月1日目录摘要 (3)一、前言 (4)1)主要的问题及目标： (4)2)针对上述目标，做出以下的设计： (4)3)系统设计依据： (4)二、系统方案设计 (5)1.方案一 (5)2.方案二 (5)三、理论分析与计算 (6)四、系统电路设计 (7)1.显示模块 (7)2.输入模块 (7)3.控制模块 (8)4.元器件的选择 (9)5.特殊器件的简介 (9)6.各单元模块的连接 (9)五、系统软件设计 (10)1.设计原理 (10)2.程序结构框图 (10)3.程序流程框图 (11)六、系统测试 (14)1．测试方法 (14)2．计算器功能测试 (14)3．测试结果分析 (14)七、结束语 (15)1.心得感悟 (15)2.改进的设想 (15)八、附录 (15)1.系统设计图 (15)2.设计程序 (15)摘要电子计算器是日常生活中常用的电子计算仪器，他广泛应用于超市、大中型商场、大小企业与学校中。
具有精度高。
体积小、应用范围广泛、易于操作等优点。
本作品以MCS-51系列中的AT89C51单片机为核心，能够实现单步加、减、乘、除运算。
该系统通过检测矩阵键盘扫描，判断是否按键，实现对4*4键盘扫描进行实时的按键检测，并把检测数据存储下来。
经数据转换把数值送入lcd1602液晶屏显示。
整个计算器系统的工作过程为：首先存储单元初始化，显示初始值和键盘扫描，判断按键位置，查表得出按键值，单片机则对数据进行储存与相应处理转换，之后送入lcd1602显示。
整个系统可分为三个主要功能模块：功能模块一，实时键盘扫描；功能模块二，数据转换为了数码管显示；功能模块三，lcd1602显示。
能实现6位或6位以内的精确运算，若输出数据超过6位则会以科学计数法显示。
关键词：AT89C51单片机；计算器；加减乘除；矩阵键盘；液晶屏一、前言本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果；设计电路采用STC89C51单片机为主要控制电路，显示采用1602LCD显示；软件方面使用C语言编程。
(完整版)基于51单片机的数码管简易计算器
基于51/52单片机的简易计算器制作11级自动化2班王栎斐宋为为闫巨东一、题目利用单片机芯片STC89C52、四位八段共阳数码管及已制作好的电路板等器件设计制作一个计算器。
二、任务与要求要求计算器能实现加减乘除四种运算具体如下1. 加法：四位整数加法计算结果若超过八位则显示计算错误2. 减法：四位整数减法计算结果若超过八位则显示计算错误3. 乘法：多位整数乘法计算结果若超过四位则显示计算错误4. 除法：整数除法5. 有清除功能三、课程设计简述总体设计思路简述1.按照系统设计的功能的要求初步确定设计系统由主控模块、显示模块、键扫描接口电路共三个模块组成。
主控芯片使用STC89C52单片机。
2.键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。
3.显示模块采用共阳极数码管构成。
四、硬件电路五、软件编程部份#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//uchar code num[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};//共阴极// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熄灭-//uchar code loc[]={0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//uchar code ero[]={0x79,0x50,0x5c};uchar code num[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0x40};//共阳极uchar code loc[]={0x00,0x80,0x40,0x20,0x10};uchar code ero[]={~0x79,~0x50,~0x5c};uint n=0,n1=0,n2=0; //赋初值uchar flag=0; //计算类型选择关键字void delay(int t);void display(int n);void error();main(){while(1){uchar temp;//第一行检测P3=0xfe;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){delay(10);temp=P3;temp=temp&0xfe;if(temp!=0xfe){temp=P3;switch(temp){case 0xee:n1=0;n2=0;n=0;flag=0;break; //清零case 0xde:n1=10*n1+0;n=n1;break;case 0xbe: if(flag==1)n=n2+n1; //=if(flag==2)n=n2-n1;if(flag==3)n=n2*n1;if(flag==4)n=n2/n1;n1=0;break;case 0x7e: // +n2=n1;n1=0;flag=1;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}//扫描第二行P3=0xfd;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){delay(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xed:n1=10*n1+1;n=n1;break; //4case 0xdd:n1=10*n1+2;n=n1;break; //5case 0xbd:n1=10*n1+3;n=n1;break; //6case 0x7d:// -n2=n1;n1=0;flag=2;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}//扫描第三行P3=0xfb;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){delay(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xeb:n1=10*n1+4;n=n1;break;case 0xdb:n1=10*n1+5;n=n1;break;case 0xbb:n1=10*n1+6;n=n1;break;case 0x7b: // *n2=n1;n1=0;flag=3;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}//扫描第四行P3=0xf7;temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){delay(10);temp=P3;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P3;switch(temp){case 0xe7:n1=10*n1+7;n=n1;break; //7case 0xd7:n1=10*n1+8;n=n1;break; //8case 0xb7:n1=10*n1+9;n=n1;break; //9case 0x77: // /n2=n1;n1=0;flag=4;break;}while(temp!=0xf0){temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}display(n);}}//延时函数void delay(int t){int x,y;for(x=0;x<t;x++)for(y=0;y<t;y++);}//数码管显示void display(int n){//溢出处理uchar g,s,b,q;int abs;if((n>9999)||(n<-999)) error();//正数if((n>=0)&&(n<=9999)) {g=n%10;s=n/10%10;b=n/100%10;q=n/1000%10;P0=num[g];delay(5);P2=loc[4];delay(2);P2=loc[0];delay(3);if(n>=10){P0=num[s];P2=loc[3];delay(2);P2=loc[0];delay(3);}if(n>=100){P0=num[b];P2=loc[2];delay(2);P2=loc[0];delay(3);}if(n>=1000){P0=num[q];P2=loc[1];delay(2);P2=loc[0];delay(3);}}//负数if((n<0)&&(n>=-999)){abs=-n;g=abs%10;s=abs/10%10;b=abs/100%10;q=abs/1000%10;P0=num[g];P2=loc[4];delay(2);P2=loc[0];delay(2);if((abs/10%10>0)||(abs/100%10>0)){P0=num[s];P2=loc[3];;delay(2);P2=loc[0];delay(2);if((abs/100%10>0)){P0=num[b];P2=loc[2];delay(2);P2=loc[0];delay(2);if((abs/1000%10>0)){P0=num[q];P2=loc[1];delay(2);P2=loc[0];delay(2);}else{P0=num[11];P2=loc[1];delay(2);P2=loc[0];delay(2);}}else{P0=num[11];P2=loc[2];delay(2);P2=loc[0];delay(2);}}else{P0=num[11];P2=loc[3];delay(2);P2=loc[0];delay(2);}}}//溢出显示void error(){P2=loc[1];P0=ero[0];delay(2);P2=loc[0];delay(3);P2=loc[2];P0=ero[1];delay(2);P2=loc[0];delay(3);P2=loc[3];P0=ero[1];delay(2);P2=loc[0];delay(3);P2=loc[4];P0=ero[2];delay(2);P2=loc[0];delay(3); }。
基于51单片机的计算器设计
基于51单片机的计算器设计计算器作为一种常用的电子设备，广泛应用于各个领域。
在本文中，我们将基于51单片机来设计一个简单的计算器，并对其进行详细介绍。
一、设计目标我们所设计的计算器需要具备以下功能：1.实现基本的算术运算，包括加、减、乘、除等；2.具备显示功能，能够将输入和运算结果以数字的形式显示在液晶屏上；3.提供清零和删除功能，方便计算器的操作；4.具备较高的计算精度和稳定性。
二、硬件设计计算器的硬件设计主要包括键盘输入、液晶屏输出和计算程序控制三个部分。
1.键盘输入为了简化设计的复杂度，我们采用矩阵键盘来实现输入功能。
矩阵键盘由多个行和多个列交叉连接而成，通过扫描行和列的方式来检测键盘输入的按键信息。
2.液晶屏输出我们选择16x2字符液晶显示屏来作为计算结果的输出设备。
这种液晶屏可以显示16个字符，每个字符由5x8像素点阵组成，具备较好的显示效果。
3.计算程序控制我们将基于51单片机来编写计算器的计算程序，并通过电路连接键盘输入和液晶屏输出设备。
通过读取键盘输入的按键信息，计算程序能够判断用户输入的数字和操作符，并进行相应的计算操作。
最后，计算结果将以数字的形式显示在液晶屏上。
三、软件设计计算器的软件设计主要包括键盘扫描与输入处理、计算程序控制和液晶屏显示三个模块。
1.键盘扫描与输入处理通过循环扫描矩阵键盘的行和列，可以得到按键信息。
根据按键信息的不同，我们可以判断用户输入的数字和操作符，并将其传递给计算程序模块进行处理。
同时，我们需要对一些特殊按键（如清零和删除）做特殊处理。
2.计算程序控制计算程序模块将根据键盘输入的数字和操作符，进行相应的算术运算。
我们可以采用栈的数据结构来处理运算符和运算数，以实现复杂的算术运算。
3.液晶屏显示计算结果将以数字的形式显示在液晶屏上。
我们可以通过51单片机的GPIO口控制液晶显示屏的操作，包括写入指令和写入数据。
通过设定光标位置及写入数字数据，可以将计算结果显示在液晶屏的指定位置上。
基于51单片机的简易计算器
基于51单片机的简易计算器简介用51做的一个建议计算器，能计算7位数*7位数，小数点保留三位，其他不多说，上图和程序，由于时间关系，程序没完全优化，解决了按一次计算符号后再按符号键无效的问题。
1.硬件电路单片机部分+矩阵键盘+1602显示图3-1所示为简易计算器的电路原理图。
P3口用于键盘输入，接4*4矩阵键盘，键值与键盘的对应表如表----所示，p0口和p2口用于显示，p2口用于显示数值的高位，po口用于显示数值的低位。
图3-1 简易计算器电路原理图PCB键值与功能对应表键值0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - ×/ = ON/C功能0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - ×÷= 清零说明矩阵键盘有16个按键，满足对简易计算器的计算实现，显示部分采用LCD1602，第一行显示计算的数值符号，第二行显示计算结果。
最大能计算7位数*7位数的值，可以计算负数，小数点结果保留有三位，在每次按下计算符号后，接着只能按下数字，再按下符号键无效，也就是每次计算只能按一个计算符号，如输入错误需按N清零键，或者复位单片机。
2 .计算器的软件设计#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned charsbit lcden=P2^2;sbit lcdrs=P2^0;sbit lcdrw=P2^1;sbit lcdbf=P0^7;uchar temp,key,i,j,flag,fh,k;long a,b,c;uchar code table[]={1,2,3,0,4,5,6,0,7,8,9,0,0,0,0,0};uchar code table2[]="123+456-789*000/";void delay(uchar ms){uchar x,y;for(x=ms;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/*-------------对LCD1602的操作-----------*/bit busy(void)//判断忙碌{bit res;lcdrs=0;lcdrw=1;lcden=1;_nop_();_nop_();res=lcdbf;lcden=0;return res;}void write_inst (uchar cmd)//写命令{while(busy()==1); //忙碌就等待lcdrs=0;lcdrw=0;lcden=0;_nop_();_nop_();P0=cmd;_nop_();_nop_();lcden=1;_nop_();_nop_();lcden=0;}void write_com(uchar com)//写地址{write_inst(com|0x80);}void write_date(uchar dat) //写数据{while(busy()==1);lcdrs=1;lcdrw=0;lcden=0;P0=dat;_nop_();_nop_();lcden=1;_nop_();_nop_();lcden=0;}void init() //初始化{lcden=1;write_inst(0x38);//显示8位2行delay(5);write_inst(0x0c);//显示开，光标关，不闪烁delay(5);write_inst(0x06);//增量方式不位移delay(5);write_inst(0x80);//检测忙碌信号delay(5);write_inst(0x01);//delay(5);}/*------------键盘扫描-----------*/void keyscan()//键盘扫描{P3=0xfe;if(P3!=0xfe){delay(20);if(P3!=0xfe){temp=P3&0xf0;switch(temp){case 0xe0:key=0;break;case 0xd0:key=1;break;case 0xb0:key=2;break;case 0x70:key=3;break;}}while(P3!=0xfe);if(key==0||key==1||key==2){if(j!=0)write_inst(0x01);j=0;}if(flag==0){a=a*10+table[key];}if(flag==1){b=b*10+table[key];}write_date(table2[key]);}else{if(k==0){flag=1;k=1;fh=1;write_date(table2[key]);}}P3=0xfd;if(P3!=0xfd){delay(20);if(P3!=0xfd){temp=P3&0xf0;switch(temp){case 0xe0:key=4;break;case 0xd0:key=5;break;case 0xb0:key=6;break;case 0x70:key=7;break;}}while(P3!=0xfd);if(key==4||key==5||key==6){if(j!=0){write_inst(0x01);j=0;}if(flag==0){a=a*10+table[key];}if(flag==1){b=b*10+table[key];}write_date(table2[key]); }else{if(k==0){flag=1;k=1;fh=2;write_date(table2[key]);}}}P3=0xfb;if(P3!=0xfb){delay(20);if(P3!=0xfb){temp=P3&0xf0;switch(temp){case 0xe0:key=8;break;case 0xd0:key=9;break;case 0xb0:key=10;break;case 0x70:key=11;break;}}while(P3!=0xfb);if(key==8||key==9||key==10){if(j!=0){write_inst(0x01);j=0;}if(flag==0){a=a*10+table[key];}if(flag==1){b=b*10+table[key];}write_date(table2[key]); }else{if(k==0){flag=1;k=1;fh=3;write_date(table2[key]);}}}P3=0xf7;if(P3!=0xf7){delay(20);if(P3!=0xf7){temp=P3&0xf0;switch(temp){case 0xe0:key=12;break;case 0xd0:key=13;break;case 0xb0:key=14;break;case 0x70:key=15;break;}}while(P3!=0xf7);switch(key){case 12:{write_inst(0x01);a=0;b=0;flag=0;fh=0;j=0;k=0;} break;case 13:{if(flag==0){a=a*10;write_date(0x30);P1=0;}else if(flag==1){b=b*10;write_date(0x30);}} break;case 14:{j=1;if(fh==1){write_com(0x4f);write_inst(0x04);c=a+b;while(c!=0){write_date(0x30+c%10);c=c/10;}write_date(0x3d);a=0;b=0;flag=0;fh=0;k=0; }else if(fh==2){write_com(0x4f);write_inst(0x04);if((a-b)>0)c=a-b;elsec=b-a;if(c==0)write_date(0x30+0);while(c!=0){write_date(0x30+c%10);c=c/10;}if((a-b)*(-1)>0)write_date(0x2d);write_date(0x3d);a=0;b=0;flag=0;fh=0;k=0;}else if(fh==3){write_com(0x4f);write_inst(0x04);c=a*b;if(c==0)write_date(0x30+0);while(c!=0){write_date(0x30+c%10);c=c/10;}write_date(0x3d);a=0;b=0;flag=0;fh=0;k=0;}else if(fh==4){write_com(0x4f);write_inst(0x04);i=0;c=(long)(((float)a/b)*1000); //计算c的数据if(c==0)write_date(0x30+0);while(c!=0){write_date(0x30+c%10);c=c/10;i++;if(i==3)write_date(0x2e); //写数据}if((a/b)<=0)write_date(0x30);write_date(0x3d);a=0;b=0;flag=0;fh=0;k=0;}} break;case 15:{if(k==0){write_date(table2[key]);flag=1;k=1;fh=4;}} break;}}}void main(){init();i=0;j=0;a=0;b=0;c=0;k=0;flag=0;fh=0;while(1){keyscan();}}3.本设计的操作1.软件概述Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
基于51单片机的简易计算器
基于51单片机的简易计算器51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的常用微控制器。
我们可以利用51单片机的强大功能和丰富的外设资源，设计一个简易计算器。
这个计算器可以进行基本的加减乘除运算，并且具备显示结果的功能。
首先，我们需要准备一块51单片机开发板，一块1602液晶显示屏模块，以及一些按键开关和电阻。
我们可以将运算器主要分为以下几个模块：数码管显示模块、键盘输入模块、运算模块和存储模块。
数码管显示模块：我们使用1602液晶显示屏模块来显示计算器的结果。
我们可以通过51单片机的IO口，将计算结果发送给液晶显示屏模块，实现结果的显示。
键盘输入模块：我们可以使用几个按键开关来实现数字和运算符的输入。
通过对按键的检测，我们可以将用户输入的数字和运算符转化为字符形式，并保存到内存中。
运算模块：我们需要根据用户输入的数字和运算符，进行相应的运算。
我们可以使用栈来实现这个功能。
栈是一种常用的数据结构，具有"先进后出"的特点。
我们可以将用户输入的数字和运算符按照一定的规则入栈，然后按照相应的顺序进行出栈和运算。
最后将结果保存到内存中。
存储模块：我们可以使用内部RAM来保存运算结果。
51单片机的内部RAM具有一定的存储能力，可以满足我们的基本需求。
在编写程序时，我们可以使用汇编语言或者C语言。
通过合理的编程，我们可以实现计算器的各项功能。
总结一下，基于51单片机的简易计算器主要包括数码管显示模块、键盘输入模块、运算模块和存储模块。
我们可以通过合理的编程，将这些模块相互配合，实现一个功能完善的计算器。
这个计算器不仅可以进行基本的加减乘除运算，还可以显示结果，方便用户进行计算。
基于51单片机的简易计算器论文设计
基于51单片机的简易计算器论文设计摘要：计算器是一种常见的电子设备，用于数学计算。
随着科技的迅速发展，计算器不再是一种巨大且笨重的机械设备。
相反，它们变得迷你、便携且功能强大。
本论文旨在设计和实现一种基于51单片机的简易计算器。
该设计利用了51单片机的优点，如低功耗、成本低廉和易于学习等特点。
本论文介绍了设计和实现的过程，包括硬件电路设计、软件程序编写以及性能测试等方面。
1.引言计算器广泛应用于日常生活和学习中，人们常常需要进行加减乘除等简单的数学计算。
为了提供便捷的计算功能，传统计算器使用专用的集成电路设计。
然而，这种计算器成本较高，体积较大，且功能有限。
为了满足市场需求，我们设计了一款基于51单片机的简易计算器。
2.硬件电路设计2.1键盘模块键盘模块采用矩阵键盘设计，包括数字键0-9、运算符键+、-、*、/以及等于键=。
采用矩阵建构可以减少IO口资源的使用，并简化设计。
2.2显示模块显示模块采用液晶显示器，能够清晰地显示数字、运算符和结果。
为了实现更好的用户交互体验，还可以添加背光模块。
2.3控制电路控制电路由51单片机和其他常用电子元件组成，可以通过编程控制键盘的输入和显示模块的输出。
其中，51单片机充当了控制中心的作用，负责接收键盘输入、解析用户命令、进行数学计算和控制显示模块的显示。
2.4电源电路电源电路用于提供稳定的电源给整个计算器系统。
电源电路由电池、稳压电路和滤波电路组成，能够为计算器提供稳定的电压和电流。
3.软件程序设计软件程序设计是整个计算器系统的核心。
主要功能包括接收键盘输入、解析输入、进行数学计算、控制显示模块的显示和处理异常情况。
3.1键盘输入接收软件程序通过扫描键盘矩阵来接收键盘输入。
当用户按下一些键时，软件程序会检测到相应的按键信号，并将其转换为数值或运算符。
3.2输入解析软件程序能够解析用户的输入，判断用户输入的是数字还是运算符，并将其保存在相应的变量中。
同时，软件还可以处理异常输入，如除以零等情况。
基于51单片机的计算器(附Proteus仿真图且程序有详细注释)
}
while(temp!=0xf0)
{
temp=P1;temp=temp&0xf0;
}
}
P1=0xf7;
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0)
{
delay(10);
temp=P1;
x--;
delay(3);
}
}
}
else if ((flag1==1)&&(flag2==1))
{
for(i=7;i>=px3;i--)
{
display(i,RESUIT[i]);
delay(3);
}
}
}
{
P1=0xfe;
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0)
{
delay(10);
temp=P1;
switch(temp)
{
case 0xee: key=0;flag=1;break;
case 0xde: key=1;flag=1;break;
case 0xbe: key=2;flag=1;break;
{
k=k*10;
}
x1=x1+k;
}
x1=x1+DATA1[px1-1];
for(i=0;i<(px2-1);i++) //把第二个数组中的数处理成十进制数
{
k=DATA2[i];
for(j=0;j<(px2-i-1);j++)
基于51单片机的简易计算器设计
基于51单片机的简易计算器设计基于51单片机的简易计算器设计一、引言随着微电子技术和嵌入式技术的发展，越来越多的智能化设备被应用于日常生活中。
其中，基于51单片机的简易计算器设计具有广泛的应用价值。
本文将介绍如何使用51单片机设计一个简易计算器，实现加减乘除的基本运算功能。
二、设计方案1.硬件组成：本设计采用51单片机作为主控芯片，与键盘、显示器等外围设备相连。
键盘用于输入数字和运算符，显示器则用于显示运算结果。
2.软件设计：软件部分包括主程序和子程序。
主程序负责初始化硬件、读取键盘输入和显示运算结果。
子程序包括加减乘除的运算子程序，可根据输入的运算符和操作数进行相应的运算。
3.算法实现：在加减乘除的运算子程序中，采用基本的数学运算方法实现。
对于加法，直接将两个操作数相加；对于减法，将两个操作数相减；对于乘法，采用循环相乘的方法；对于除法，采用循环相除的方法。
三、实验结果在实验中，我们成功地使用51单片机设计了一个简易计算器，实现了加减乘除的基本运算功能。
在测试过程中，我们输入了不同的数字和运算符，得到了正确的运算结果。
同时，我们也测试了计算器的稳定性，发现其在连续运算时表现良好，没有出现明显的误差或故障。
四、结论基于51单片机的简易计算器设计具有简单易行、实用性强等优点。
通过实验测试，我们验证了其可行性和稳定性。
此外，该设计还可以根据需要进行扩展和优化，例如增加更多的运算功能、优化算法等。
未来，我们可以进一步研究如何提高计算器的运算速度和精度，以及如何将其应用于更多的实际应用场景中。
五、改进意见与展望1.增加更多的运算功能：例如实现括号、开方、指数等高级运算，满足更复杂的数学计算需求。
2.优化算法：针对现有的加减乘除运算算法进行优化，提高运算速度和精度。
例如采用更高效的除法算法，减少运算时间。
3.增加存储功能：在计算器中加入存储单元，使得用户可以在多个步骤之间进行数据传递和保存。
4.增强人机交互界面：优化显示器的显示效果，增加用户输入的便捷性，提高用户体验。
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**大学首届电子创意设计竞赛技术报告项目名称：基于51单片机的简易计算器项目负责人：_________学院：电子信息工程学院专业：通信工程班级：2012级2班联系：***技术指导：***电子：***项目起止时间：2013年3月-5月—电子信息工程学院“第二课”科创工作室2012年5月17日项目人员负责摘要近几年单片机技术的发展很快，其中，电子产品的更新速度迅猛。
计算器是日常生活中比较常见的电子产品之一。
如何才能使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的硬件和软件条件，设计出更出色的计算器。
本设计是以STC89C52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用4*4矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除带符号数字运算（六位整数、两位小数），并在液晶显示屏LCD1602上静态显示操作过程及结果。
对字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清屏、显示、调用及外特性有较清楚的认识，并会使用LCD（液晶显示模块）实现计算结果的显示；掌握液晶显示模块的驱动和编程，设计LCD和单片机的接口电路，以及利用单片机对液晶显示模块的驱动和操作；在充分分析部逻辑的概念，进行软件和调试，学会使用，并能够以其为平台设计出具有四则运算能力简易计算器的硬件电路和软件程序。
关键词：单片机；液晶显示屏；计算器；矩阵键盘引言现如今，人们的日常生活中已经离不开计算器了，社会的各个角落都有它的身影，比如商店、办公室、学校……因此设计一款简单实用的计算器会有很大的实际意义。
本设计旨在进一步掌握单片机理论知识，理解单片机系统的硬软件设计，加强对实际应用系统设计的能力。
通过本设计的学习，使我掌握单片机程序设计的基本方法，并能综合运用本科阶段所学软、硬件知识分析实际问题，提高解决毕业设计实际问题的能力，为单片机应用和开发打下良好的基础。
一、项目总体设计框架1、芯片STC89C52单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（Micro Control Unit）。
通常由单块集成电路芯片组成，部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。
因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机广泛应用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点。
而其中STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器。
该器件与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容；且是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。
2、输入模块采用矩阵式键盘作为输入模块矩阵式按键输入模块，其特点是：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时，越节约I/O口，比较节省资源。
其原理图如图所示。
图矩阵键盘输入3、显示模块采用LED数码管的静态显示，其特点是：其亮度较高；这种显示方式接口，编程容易且管理简单；不足的是，占用的I/O的线资源较多。
如果采用单片机或CPLD/FPGA来控制的话，势必存在浪费I/O口资源的问题。
采用LED数码管的动态显示，其特点是：其亮度比静态显示的亮度要差一些；但其电路比较简单，适合于显示位数较多的情况。
采用LCD1602液晶显示，其特点是：可以调节其背光亮度，这种显示方式接口，编程虽然有些麻烦，但管理较方便，占用的I/O 口资源线也不多。
在计算器运算中，需显示的数字、符号较多，按很据个方面的特点，而后可以发现LCD液晶显示，虽然在价格上的确是稍贵于LED数码管；但数码管在硬件设计电路中，会因线太多、线路复杂而过于繁琐，则舍弃LED 数码管，选择LCD液晶显示。
4、硬件资源分配主要用到的硬件：单片机STC89C52 、液晶显示屏LCD1602 、4*4按键键盘硬件分配：1、P1口：作为输入口，与键盘连接，实现数据的输入；2、P0、P2口：作为输出口（P2口为高位，P0口为低位），控制LCD液晶显示屏显示数据的结果；3、液晶显示屏LCD1602显示输出。
二、计算器硬件设计1、系统组成及硬件框图图2-1-1 系统组成及硬件框图2、元器件简介2.1 STC89C52特点图2-2-1 单片机STC89C52显示模块蜂鸣器电路单片机键盘输入模块1,、主要性能：与MCS-51单片机产品兼容；8K字节在系统可编程Flash存储器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz-33Hz；三级加密程序存储器；32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、8个中断源；全双工UART串行通信；低功耗空闲和掉电模式，掉电后中断可唤醒；看门狗定时器；双数据指针；掉电标识符。
2、STC89C52的功能特性概述STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
2.2 LCD1602液晶显示屏1、液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式计算机、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
2、LCD1602的应用简介LCD1602液晶显示器采用HD44780及其兼容芯片作为点阵式LCD的控制器驱动器，还采用HD44100进行LCD的时分割驱动。
HD44780的部结构主要包括显示数据RAM（DDRAM）、字符发生器ROM（CGROM）、字符发生器RAM（CGRAM）、指令寄存器IR、数据寄存器DR、地址计数器AC（Address Counter）和忙标志BF（Busy Flag）等逻辑电路。
1602液晶模块部的控制器共有11条控制指令，丰富的指令可以完成液晶的时序控制、工作方式设置和数据显示等。
采用的LCD1602液晶模块是标准16针插座，接口电路如图2-2-5所示，及各引脚说明如表2-2-2所示。
图2-2-5 LCD1602的引脚接口电路图第1脚Vss为地电源第2脚VDD接5V正电源第3脚Vo为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚Rs为寄存器选择，高电平选择数据寄存器、低电平选择指令寄存器。
第5脚Rw为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时选择指令寄存器。
第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
表2-2-2 LCD1602的引脚说明3、其他方面简介DDRAM用来暂存显示字符的代码，共80个字节，DDRAM的各个单元对应着显示屏上的各个字符位，如图2-2-6所示。
因此，DDRAM的地址也就意味着显示字符的地址，显示字符时首先要向LCD送显示字符地址。
图2-2-6 DDRAM单元地址与显示屏字符位的对应关系三、系统的硬件设计为了更好地实现系统的功能，硬件电路的设计应该遵循以下原则：1、优化硬件电路采用软件设计与硬件设计相结合的方法。
尽管采用软件来实现硬件系统的功能时，也许响应的时间会比单纯使用硬件时长，而且还要占用微处理器（MCU）的时间；但是，用软件实现硬件的功能可以简化硬件结构，提高电路的可靠性。
所以，在设计本系统的时候，在满足可靠性和实时性的前提下，尽可能地通过软件来实现硬件功能。
2、可靠性及抗干扰设计根据可靠性设计理论，系统所用芯片数量越少，系统的平均无故障时间越长。
而且，所用芯片数量越少，地址和数据总线在电路板上受干扰的可能性也就越小。
因此，系统的设计思想是在满足功能的情况下争取较少数量的芯片。
3、灵活的功能扩展功能扩展是否灵活是衡量一个系统优劣的重要指标。
一次设计往往不能完全考虑到系统的各个方面，系统需要不断完善以及进行功能升级。
进行功能扩展时，应该在原有设计的基础上，通过修改软件程序和少量硬件完成。
对于本系统而言，就是要求在系统硬件不变的情况下，能够通过修改软件程序，完成功能的升级和扩展。
根据提出的系统设计方案，结合以上三条原则，确定了系统硬件的设计。
计算器主要由以下一些功能模块组成：非编码键盘模块、运算模块（单片机部）、LCD液晶显示模块等。
该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。
STC89C52单片机与LCD液晶显示屏显示电路是整个电路的核心，它们能实现系统的功能要求。
简易计算器主要包括：键盘电路、运算电路、输出显示电路。
前面说明了该系统的设计，系统采用了比较简单的设计方案，所以该系统的硬件设计的总外围电路不会产生过多的干扰。
下面对系统的外围电路分别作了说明。
键盘部分采用4*4按键键盘，显示部分采用LCD液晶显示屏完全能够很好地实现显示方面的要求。
4、键盘电路的设计键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。
编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合；当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。
通用计算机使用的键盘就是编码键盘。
在智能仪器中，使用并行接口芯片8279或串行接口HD7279均可以组成编码键盘，同时还可以兼顾数码管的显示驱动，其相关的接口电路和接口软件均可在芯片资料中得到。
当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。
非编码键盘成本低廉。
从成本角度出发，本设计选用的是非编码键盘。
如图图键盘电路5、显示电路的设计当系统需要显示少量数据时，采用LCD液晶显示屏进行显示是一种经济实用的方法。
P0口作为液晶显示的数据端口，P2.0-P2.2口作为其控制端口，控制LCD液晶显示屏显示输出数据。
最终显示电路如图所示6、其它电路部分四、计算器软件设计五、项目总结与体会这个项目的选择是基于提升自我的目的，在程序设计方面有一定的难度。
主要是在系统还没有到设计完全的时候就开始很心急地买元器件及动手焊板子。
后来发现与设计的要求还有偏差，而后反复地改了好几次，浪费了大量的时间和精力。
从这次做板子的过程中就发现，虽然制作电路板不是很难，但是马虎不得。
不管你是在量长度或者是图线条是有一点疏忽，都可能导致做出的板子有问题不能正常工作。
所以我们对待每一个部分都必须认真，这样才更能成功。
此次的项目是由我们小组共同完成的。
其中遇到了许多的问题，例如有些意见不同。
但是我们都尝试着去理解他人的想法，最终得以结合大家的意见完成项目，也让我们明白了合作的重要性。
六、程序部分/* 简易计算器程序*/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit lcdrs = P2^3; //定义端口sbit lcdrw = P2^4;sbit lcden = P2^5;sbit sound = P2^0;uchar code table[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9', '+','-','*','/','=','.'}; uchar key,flag1,cal,judge1,judge2;//cal: 计算calculation flag ：标志flag1用于标记按键进度//judge1, judge2为两个判断变量uchar a[20],b[25];float Answer=0;/******************************************************************** * 名称: delay()* 功能: 延时,延时时间大概为5US。