计算器说明书

1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务课题：简易计算器任务：设计一个具有特定功能的计算器。

该计算器上电或按键复位后能自动显示系统提示界面，进入准备工作状态。

能实现基本的加、减、乘、除四则运算。

1.2 功能要求说明在本次工程实践中，主要完成如下方面的设计任务：（1）计算器上电或按键复位后能显示初始化界面（2）2秒后进入计算器界面（3）按键能进行加、减、乘、除运算并显示结果（4）按清零键后能进行下一次计算1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明计算器的总体功能原理是以AT89S52单片机为主要控制核心，通过外接4*4行列式键盘作为控制信号输入源，一块12864液晶作为显示器件，通过按键控制，单片机实时地去执行，在12864液晶上显示界面。

系统控制原理图如图1所示。

液晶显示电路AT89S52电源电路复位电路下载电路键盘电路图1系统控制原理图2 设计课题硬件系统的设计2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍2.1.1 AT89S52控制模块考虑到设计功能需要，控制器的功能用于外部键盘信号的接收和识别、液晶模块的显示控制、复位电路等，我们选择了AT89S52系列单片机，具有反应速度极快，工作效率特高的特点。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司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。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

2.1.2 12864液晶模块FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行，2线或3线串行多种接口方式，内含国家一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128*64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCⅡ字符集。

利用该模块灵活的接口和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

12864液晶的控制口线主要接在AT89S52单片机的P0和P3的部分口线上，可以显示8×4行，16×16点阵的汉字。

低压低功耗是其又一显著特点。

与同类液晶模块相比，无论硬件电路或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的液晶模块。

2.1.3 键盘功能模块根据系统的基本要求，采用由16个键构成的行列式键盘分别接在AT89S52单片机的P1.0-P1.7，相对于独立式键盘节省了大量口线和空间，给电路设计带来极大的方便，不过也相应的增加了程序的设计难度。

采用矩阵式连接方法，组成4×4式16个按键，分别代表数字“0~9”、运算符“+、-、*、/”、等于号“=”、清零键。

2.2 设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图2.2.1 电路原理图电路原理图（见附录A）2.2.2 电路PCB图电路PCB图（见附录B）2.2.3 元器件布局图元器件布局图（见附录C）2.2.4 键盘电路原理图及PCB图键盘电路原理图及PCB图（见附录D）2.3 设计课题元器件清单见附录E3 设计课题软件系统的设计3.1 设计课题使用单片机资源的情况AT89S52的片外资源：P0、P1：基本输入输出口；P3.5：E(12864液晶)；P3.0：RS(12864液晶)；P3.1：RW(12864液晶)；XTAL1、XTAL2:晶振输入；RST: 复位输入。

AT89S52的片内资源：30H、31H、32H、33H单元：临时暂存器单元；23H单元：第一操作数存储单元；24H单元：第二操作数存储单元；24H单元：第一操作数单元；25H单元：第二操作数单元；26H单元：运算的高位存放单元；27H单元：运算的低位存放单元；通用寄存器区；专用寄存器SFR：A,PSW,SP,P0，P1，P3等。

3.2 设计课题软件系统各模块功能简要介绍3.2.1主函数模块主函数Void main()，用于设置初始化界面，调用各个主要模块，实现简单计算器的整体功能。

3.2.2矩阵式键盘模块矩阵式键盘软件设计主要通过在主程序中调用键扫函数keyscan()来执行相应的功能，单片机P1口在复位之后保持高电平，当键按下相应口线为低电平，经过相应判别过程判断键松开后，执行相关键功能程序，完成相应操作。

3.2.3液晶显示模块液晶显示是通过在主程序中调用相关的液晶功能函数来执行相应功能，经过液晶接在单片机上的P0及P3部分管脚，通过液晶功能函数LCD12864（）的调用对液晶进行操作，将各类指令写入液晶模块，用来驱动液晶以实现不同的显示功能，达到界面显示的要求。

3.2.4数据处理模块通过调用处理函数jia_deng(uint i,uint j);jian_deng(uint i,uint j);cheng_deng(uint i,uint j);chu_deng(uint i,uint j);chengfang(uint a,uint b)，把键盘上输入的数字顺序显示，并且对运算结果进行位数分离后显示。

3.3 设计课题软件系统程序流程框图3.3.1主函数开始显示界面调键扫函数N是否有键按下Y输入第一次操作数输入运算符号输入第二次操作数输入等于号调数据处理函数调显示函数显示运算结果清零结束图2主函数流程框图3.3.2矩阵式键盘图3键扫函数流程框图开始？有键按下 延时去抖动？键确实按下 计算保持键值延时去抖动返回键值？按键释放 结束YYYNNN3.3.3液晶显示开始判忙给液晶发写指令N送显示字符地址给液晶发写数据指令送显示字符字符送完了吗？结束Y YN图4液晶显示函数流程框图3.3.4数据处理开始对第一个操作数处理分离整数、小数对第二个操作数处理分离整数、小数进行运算显示整数显示小数结束图5数据处理函数流程框图3.4 设计课题软件系统程序清单见附录F4 设计结论、运行结果、误差分析及体会4.1 设计课题的设计结论及使用说明程序编写完成后，用keil4调试后显示程序0错误0警告，表明程序无语法类错误。

下载程序到液晶系统后，按编写思路输入计算式后，得出的结论与实际值无误差，表明程序设计成功。

4.2 设计课题的仿真结果调试主要是针对行列式键盘和液晶显示器，在按下键盘不同的键时，进入不同的操作界面，各操作界面的调试结果如图所示：图6初始化界面图7加法界面图8减法界面图9乘法界面图10除法界面4.3 设计课题的误差分析输入加、减、乘、除计算式，得出结果，分析误差如下：例1：61+12=73实际值：73 计算值：73结论：误差为0。

例2:94-64=29实际值：29 计算值：29结论：误差为0。

例3:56*15=840实际值：840 计算值：840结论：误差为0。

例4:64/12=5实际值：5 计算值：5结论：误差为0。

4.4 设计体会为期一周的课程设计终于在今天画上圆满的句号。

通过这次课程设计，我把这学期学习的内容都复习了一遍，也发现自己有很多知识学得不够扎实，也不能很好的把理论与实际结合起来。

对于编写这个程序，我感觉自己还有几分吃力和知识有几分欠缺。

总的来说，虽然这次设计的基本功能能够实现，但是由于时间与学识的限制，本课程设计的软件系统中还有一些方面需要改进，如拓展计算器计算位数，增加平方、开根号、三角函数功能，增加十六进制数、二进制数转换等功能。

结束语课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多。

由于我在暑假参加了单片机培训，我选择了难度较大的计算器课题，但是我没能完成更多的功能，没有编写出功能更加强大的计算器程序。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

通过这次课程设计使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。

使我们在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

致谢对于这次课程设计的顺利完成，我首先要感谢王韧教授，教学过程中是他细心的给我讲解了许多关于AT89S52、行列式键盘、液晶显示相关的知识，并在设计过程中所遇到的难题都给了非常重要的意见，本次设计能够有较好的主体框架也得益于王韧老师的指导，导师渊博的知识、严谨的治学态度、崇高的敬业精神与为人师表的风范，使我受益匪浅，在此，谨向王教授表示我最衷心的感谢。

同时，在我的实际作品的制作过程之中,得到的学校许多的同学的热情的指导和详细的说明，特别是暑假培训期间同学们的帮助。

此外，在实际程序的编写的过程遇到许多的不解困难的时候，周围的同学也给我提供的最详细的解答，没有以上的每一个人的帮助，我的单片机课程设计很难顺利的完成，在此，我对于在我的设计和制作的过程中给予我帮助的每一个人一并表示感谢。

参考文献[1]马忠梅.单片机C程序设计[M],北京:北京航空航天大学出版社，2007Ma Zhongmei. microcontroller C programming [M], Beijing: Beijing Aerospace University Press, 2007[2]李广弟.单片机基础[M],北京:北京航空航天大学出版社，2007Li Guangdi. microcontroller based on [M], Beijing: Beijing Aerospace University Press, 2007[3] 曹巧媛.单片机原理及应用[M]，北京：电子工业出版社，1997.7.Cao QiaoYuan.Microcontroller Theory and Applications [M], Beijing: Electronic Industry Press, 1997.7.[4] 张洪润.兰清华，单片机应用技术教程[M]，北京：清华大学出版社，1997.11.Zhang Hongrun ,Lan Qinghua, MCU application technology tutorial [M], Beijing: Tsinghua University Press, 1997.11.附录A 电路原理图附录B 电路PCB图附录C 元器件布局图附录D键盘电路原理图及PCB图附录E 元器件清单附录F程序清单/**********************************************项目名称：简易计算器作者：徐彬鑫实现功能：7位以内的四则运算（包括小数），结果保留三位小数按键功能:0—9为0—9十个数字键a为小数点键b第一功能为负号键，第二功能为等于键c—f分别为+,-,*，/键***************************************************/#include<reg52.h>#include<LCD12864.h>#include<keyscan.h>#include<intrins.h>//自定义函数void jia_deng(uint i,uint j); //加法处理函数void jian_deng(uint i,uint j); //减法处理函数void cheng_deng(uint i,uint j); //乘法处理函数void chu_deng(uint i,uint j); //除法处理函数long int chengfang(uint a,uint b); //乘方函数//计算数值定义uchar i,j,weishu,x,d,e,f,g;float yishu;float ershu;float zhi,cun_zhi;long int zheng_zhi;int key,keys;uchar yi_shuru[];uchar er_shuru[];uchar shuchu[];ucharcodeyejingtable[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39, 0x20,0x2b,0x2d,0x2a,0x2f,0x3d,0x2e};/* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16/* 代表字符：0 1 2 3 4 5 6 7 89 空格＋－×÷＝. *///标志位定义bit a,b,c,h=1,k,l,m;/*主函数*/void main(){lcdset();writecommand(0x81); // 第一个数从第一行开始显示while(1){keys=keyscan();switch(keys) //键扫，输入数字{case 0x11:writedata(0x30);yi_shuru[i++]=0;a=1;d++;break; //标志位d记录按下次数，标志位a位1，可以按下小数点case 0x21:writedata(0x31);yi_shuru[i++]=1;a=1;d++;break;case 0x41:writedata(0x32);yi_shuru[i++]=2;a=1;d++;break;case 0x81:writedata(0x33);yi_shuru[i++]=3;a=1;d++;break;case 0x12:writedata(0x34);yi_shuru[i++]=4;a=1;d++;break;case 0x22:writedata(0x35);yi_shuru[i++]=5;a=1;d++;break;case 0x42:writedata(0x36);yi_shuru[i++]=6;a=1;d++;break;case 0x82:writedata(0x37);yi_shuru[i++]=7;a=1;d++;break;case 0x14:writedata(0x38);yi_shuru[i++]=8;a=1;d++;break;case 0x24:writedata(0x39);yi_shuru[i++]=9;a=1;d++;break;输入小数点，a标志为1输入小数点才能按下，h=0标志有小数点按下，f=d保留整数位个数case 0x84:if(a==0&&k==0) { k=1;writedata(0x2D);writedata(0x00); }break; //负号键位，a标志无数按下此键才有用，k标志负号最多只能显示一个case 0x88:if(a) //a标志有第一个数按下，除号键才有效{m=0;if(h)f=i; //h=1，总得数位等于整数位h=1; //h置回1下次使用writecommand(0x90); //第二个数从第二行开始输入writedata(0x2F); //除号代码writedata(0x00);a=0;while(1){keys=keyscan();switch(keys){case 0x11:writedata(0x30);er_shuru[j++]=0;c=1;e++;break;//c与以上a相似，e与上面d相似case 0x21:writedata(0x31);er_shuru[j++]=1;c=1;e++;break;case 0x41:writedata(0x32);er_shuru[j++]=2;c=1;e++;break;case 0x81:writedata(0x33);er_shuru[j++]=3;c=1;e++;break;case 0x12:writedata(0x34);er_shuru[j++]=4;c=1;e++;break;case 0x22:writedata(0x35);er_shuru[j++]=5;c=1;e++;break;case 0x42:writedata(0x36);er_shuru[j++]=6;c=1;e++;break;case 0x82:writedata(0x37);er_shuru[j++]=7;c=1;e++;break;case 0x14:writedata(0x38);er_shuru[j++]=8;c=1;e++;break;case 0x24:writedata(0x39);er_shuru[j++]=9;c=1;e++;break;//g与上面的f相似//除法的运算case 0x88:writecommand(0x01);for(x=i;x>0;x--)yi_shuru[x-1]=0; //得到第一个计算数值for(x=j;x>0;x--)er_shuru[x-1]=0; //得到第二个计算数值i=0;j=0;b=1;c=0; //标志位清零break;//等于或负号case 0x84:if(c==0&&l==0) { l=1;writedata(0x2D);writedata(0x00); }//第一功能用作第二个数的负号键//if(a==0&&c==1)//第二功能：等于键。