计算器实验报告

基于51单片机的简易计算器设计报告

设计课题：基于STC89C52单片机的简易计算器小组成员：侯旭陈铭廖文凯黄超博吕佳铭

指导老师：孙玉宽

摘要

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7位带符号数字运算，同时支持括号的嵌套使用级浮点数的运算，并在LCD1602上显示操作过程。

本次设计注重设计方法及流程，首先根据原理设计电路，利用keil编程，借助实验开发平台进行仿真实验，进而利用altium designer 制作PCB，最后到焊接元器件，直至调试成功。在设计的同时，特别注重keil软件和altium designer软件的使用方法和技巧以及常用的LCD显示器和矩阵键盘的设计和使用方法。

【关键词】计算器，STC89C52，矩阵键盘，1602液晶

目录

第一章绪论 (4)

第二章整体框架 (5)

1.1计算器发展现状 (6)

1.2任务要求 (7)

1.3研究意义 (8)

第三章设计方案 (9)

3.1总体设计方案 (10)

3.2硬件部分 (11)

3.2.1主控模块 (12)

3.2.2显示模快 (13)

3.2.3 输入模块 (14)

3.2.4主控模块的选型与论证 (15)

3.2.5显示模块的选型与论证 (15)

3.2.6输入模块的选型与论证 (15)

3.3软件部分 (16)

3.3.1软件工具介绍 (16)

3.3.2软件模块介绍 (17)

第四章调试 (18)

5.1.1硬件调试 (19)

5.1.2软件调试 (19)

5.2解决方案 (19)

5.3实现展示 (19)

第五章总结 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

第一章绪论

随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了, 单片机的应用已经越来越贴近生活，用单片机来实现一些电子设计也变得容易起来。

近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。

本设计采用STC89C52芯片，实现了利用单片机进行了一个简单计算器设计。允许对输入数据进行加减乘除运算及LED 显示。如果设计对象是更为复杂的计算器系统，其实际原理与方法与本设计基本相同。另外，实例所设计的计算器是用LED 显示屏显示的，这样就可以显示出更多的字符，在此基础上，还可以编写更加完善的程序来实现更多的计算功能。设计的关键所在，必须非常熟悉单片机的原理与结构，同时还要对整个设计流程有很好的把握，将单片机和其他模块完整的衔接。

第二章整体框架

1.1计算器现状

计算器一般由运算器、控制器、存储器、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。低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序，有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。键盘是计算器的输入部件，一般采用接触式或传感式。为减小计算器的尺寸，一键常常有多种功能。显示器是计算器的输出部件，有发光二极管显示器和液晶显示器等。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，电池可用交流转换器或太阳能转换器再充电。为节省电能，计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路（见互补金属-氧化物-半导体集成电路），并在内部装有定时不操作自动断电电路。计算器可选用的外围设备有微型打印机、盒式磁带机和磁卡机等。

1.2任务要求

制作一个简易计算器，其功能为完成简单的加减乘除操作，数据包括整数和小数。

1.2.1基本要求：

1、设计完成过程中，各部分需要进行模块和总线式处理。其中软件部分需要说明设计结构，子函数作用等。硬件引脚位置固定位置，单列直插两列对称排列，每列20个引脚（至少2个电源2地线），两列间水平距离2000mil；

2、输入及运算结果显示利用数码管，1602或12864其中一个显示即可，结果遇到小数时小数点后保留两位有效数字；

3、输入方式利用独立键盘方式或者其他方式；

4、输入和显示模块可作为单独的模块，或者两个模块在一块电路板上完成；

5、实现两个数的相互计算，完成设计报告；

1.2.2提高要求：

1、实现N个数字的加减乘除运算；

2、对于溢出或者无效运算的提示；

3、其他扩展设计；（附加分满分10分）

1.2.3其他要求：

1、基本符合国家标准“GB/T 28169-2011嵌入式软件C语言编码规范”，/info/30122.html；

2、报告格式可以参考/p-9949563050940.html中的格式，内容需要包括现状意义，总体设计方案、软硬件详细设计、测试方案（需要对现有测试方法进行介绍后，对本次作业进行测试方案设计）、测试结果以及参考文献；

3、所有电路不能使用现有的模块；

4、实验室提供单面覆铜板，51芯片及最小系统期间、按键、杜邦线，1602液晶（数量有限11月30日提供）；

5、验收时间12月4日。

1.3研究意义

今天，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，理解嵌入式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，使掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用本科阶段所学软、硬件知识分析实际问题，提高解决实际问题的能力，为单片机应用和开发打下良好的基础。

1、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模块的驱动和操作；

2、在充分分析内部逻辑的概念，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。