计算器 电子竞赛

电子设计大赛论文

计算器

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一、设计内容

本设计是基于52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STC89C52单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入；显示采用字符LCD静态显示；软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真，具体设计如下：

（1）由于设计的计算器要进行四则运算，为了得到较好的显示效果，经综合分析后，最后采用LCD 显示数据和结果。

（2）采用键盘输入方式，键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键(on\c)和等号键（=），故只需要16 个按键即可，设计中采用矩阵键盘。（3）在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，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，当再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。

（4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。

二、总体框图

（1）系统模块图：

（2）算术运算程序流程图：

（3）系统总流程图：

三、功能模块（一）、总体硬件设计：

本设计选用STC89C52单片机为主控单元；显示部分：采用LCD静态显示；按键部分：采用4*4键盘；用MM74C922为4*4键盘扫描IC，读取输入的键值。总体设计效果如下图：

（二）、单片机接口电路说明：

1、手动上电复位电路：

当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。

2、内部时钟模式电路：

当单片机工作于内部时钟模式的时候，只需在XTAL1和XTAL2引脚连接一个晶体振荡器或者陶瓷振荡器，并接两个电容后接地即可，在使用时对于电容的选择有一定的要求：

当外接晶体振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=30+10pF或30-10pF；

当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=40+10pF或40-10pF；

3、单片机与复位、时钟电路连接电路图：

（三）、键盘接口电路：

计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况

下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。

矩阵键盘的工作原理：

计算器的键盘布局如图1所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。

图 1 矩阵键盘布局图

矩阵键盘内部电路图如图2所示：

图 2

为了进一步节省单片机I/O口资源，我们在设计中使用了MM74C922芯片。MM74C922是一款4*4键盘扫描IC，它可检测到与之相连的4*4键盘的按键输入，

并通过数据输出口将按键相应的编码输出。其引脚图如图3所示：

图3 MM94C22硬件图

MM74C922引脚说明：

(1) Y1~Y4（脚1~脚4）：4*4键盘第一列至第四。

(2) X1~X4（脚11、10、8、7）：4*4键盘第一行至第四行。

(3) DOA~ DOD（Dataout A~D，脚14~17）：按键之BCD码输出，其中DOA为LSB，DOD为MSB。

(4) VCC（脚18）：电源脚，+3V~+15V。ab126计算公式大全

(5) GND（脚9）：接地管脚。新艺图库

(6) OSC（Oscillator，脚5）：键盘扫描电路之频率所需外加电容的连引脚。

(7) KBM（Keyboard Mask，脚6）：内部消除开关弹跳电路所外加电容的引脚。

(8) OE（Output Enable，脚13）：芯片使能脚，接低电位可使芯片使能。

(9) DA（Data Available，脚12）：数据有效输出脚。任一按键按下时，此脚位会输出高电位，按键释放后此脚又会恢复为低电位。

如下图4所示，在本设计中，计算器输入键盘的4条行线、列线分别连接到MM74C922的X1-X4、Y1-Y4引脚，MM74C922的数据输出口与单片机的P2口相连，

MM74C922的DA引脚经过一个非门连接到单片机的/INT0脚，当MM74C922检测到键盘输入时，DA产生高电平，与之相连的/INT0检测到低电平，给单片机一个中断，单片机从P2口的低四位读入键盘上按下的键的值。

图4 键盘接口电路图

（四）、LCD显示模块：

本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应数据。

图5 LCD 模块

（五）运算模块（单片机控制）：

STC89C52 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和