单片机课程设计——计算器设计

目录

一、设计总绪 (2)

1.1设计思想 (2)

1.2设计说明 (3)

1.3关键词：矩阵键盘，单片机，数码管显示，汇编语言 (3)

1.4设计目的 (3)

1.5设计要求 (4)

二、设计方案 (5)

2.1硬件电路设计方案 (5)

2.1.1基本结构 (5)

2.1.2系统框架图 (5)

2.1.3工作流程图 (6)

2.1.4单片机主控制模块 (7)

2.2系统功能描述 (9)

三、各模块功能介绍 (10)

3.1键盘输入模块 (10)

3.1.1键盘分布图 (10)

3.1.2工作原理 (11)

3.2运算控制模块 (11)

3.3显示模块 (12)

3.4振荡电路模块 (13)

四、仿真电路 (14)

仿真运行结果 (14)

五、调试过程总结 (17)

附录： (18)

参考文献： (18)

源程序代码 (19)

一、设计总绪

1.1设计思想

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技

术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，但仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构、软硬件结合，来加以完善。计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一。可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算机，基于这样的理念，本次设计是用AT89c51单片机、LCD显示器、控制按键为元件来设计的计算器。利用此设计熟悉单片机微控制器及汇编语言编程，对其片资源及各个I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握应用程序开发环境，常用的LCD显示器的使用方法和一般键盘的使用方法

此设计是基于单片机技术的简易计算器的方案，本次设计所提出的一种基于单片机技术的简易计算器的方案，采用具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器ROM，多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统——单片机，配以汇编语言编写的执行程序，能更好的解决计算机计算的问题，随着数字生活的到来，单片机在生活中越来越重要，它能将大量的逻辑功能集成与一个集成电路中，使用起来十分方便。

1.2设计说明

本次课程设计讨论了单片机技术的计算器构思，设计方案，工作原理，主要系统包括单片机80C51，排阻RESPACK—8，开关，六位数码管显示器等，主要组成部分包括：键盘输入模块，运算模块，控制模块，显示模块。通过键盘输入数值，单片机进行运算后在数码管显示出结果。

1.3关键词：矩阵键盘，单片机，数码管显示，汇编语言

1.4设计目的

通过本次课程设计，运用《单片机微型计算机原理及应用》所学到的知识及查询相关资料，完成简易计算器的设计，进一步提高单片机的系统设计和开发能力，达到理论知识与实践更好的结合，提高综合运用所学知识和设计能力的目的。

1.5设计要求

要求设计一个单片机应用系统，利用keil和proteus软件完成系统软硬件的设计及模拟调试。实现五位数（可为带小数点）的加减乘除运算，通过按键输入十进制数据。利用六位数码管显示运算结果。并实现复位操作。由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到教好的显示效果，采用LCD显示数据和结果。、另外键盘包括数字键（0-9）、符号键（+、-、*、/）、清除键和等号键，故只需要16个按键即可，设计中采用集成的计算机键盘来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果，执行程序：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出

二、设计方案

2.1硬件电路设计方案

2.1.1基本结构

计算器一般由运算器、控制器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。键盘是计算器的输入部件，一般采用接触式或传感式。显示器是计算器的输出部件，有发光二极管显示器或液晶显示器等。除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池。计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路。

本次课程设计中我是采用了以MCS—51系列的单片机AT89C51单片机为核心构成的简易计算器。该系统通过单片机控制，实现对4*4键盘进行实时扫描的按键检测，并把检测数据存储下来。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，之后送入数码管动态显示。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，数据转换成显示器显示；功能模块三，计算控制模块。功能模块四：显示模块。

2.1.2系统框架图

图2.1 系统总体框架图

2.1.3工作流程图

No

开始 初始化 键盘列扫描 有键按下 运算功能键

是” =”？ 复位键 数字键

记忆对应键值 数码管显示 其他键

键盘 控制 运算 显示

Yes

计算最后结果

记忆其运算符

数码管显示

图2.2 系统工作流程图

2.1.4单片机主控制模块

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：与MCS-51 兼容;4K字节可编程闪烁存储器;1000写/擦循;数据保留时间：10年;全静态工作：0Hz-24Hz;三级程序存储器锁定;128*8位内部RAM;32可编程I/O 线;两个16位定时器/计数器;5个中断源;可编程串行通道;低功耗的闲置和掉电模式;片内振荡器和时钟电路