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简易计算器的设计报告 .pdf

发布:2025-04-16约7.61千字共14页下载文档
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简易计算器的设计报告

引言

当今时代,是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域,

尤其是自动化智能控制领域,传统的分立元件或数字逻辑电

路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制

系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面

广等优点,可以说,智能控制与自动控制的核心就是单片机。

目前,一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事

业单位大规模地兴起。过去习惯于传统电子领域的工程师、

技术员正面临着全新的挑战,如不能在较短时间内学会单片

机,势必会被时代所遗弃,只有勇敢地面对现实,挑战自我,

加强学习,争取在较短的时间内将单片机技术融会贯通,才

能跟上时代的步伐。

它所给人带来的方便也是不可否定的,它在一块芯片内

集成了计算机的各种功能部件,构成一种单片式的微型计算

机。20世纪80年代以来,国际上单片机的发展迅速,其产

品之多令人目不暇接,单片机应用不断深入,新技术层出不

穷。20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,

现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社

会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电

子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。

本设计是由单片机实现的模拟计算器,它不仅能实现数

据的加减乘除运算,而且还能使数据及其计算结果在数码管

上显示出来,能够实现0-256的数字四则运算。本设计是用

单片机AT89C51来控制,采用LCD显示,软件部分是由C

语言来编写的。

设计任务:利用键盘和LCD设计一个简单的数学计算器,

可以完成简单的如加,减,乘,除的四则运算,并将运算结

果在LCD上显示出来。

1.方案论证

1.1方案一

根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机

AT89C51为主控机。通过扩展必要的外围接口电路,实现对

计算器的设计。计算器电路包括三个部分:显示电路、4*4

键扫描电路、单片机微控制电路。用七段数码管作为显示电

路,矩阵键盘作为输入电路。模块图如图1.1所示。

图1.1方案一模块图

1.2方案二

根据计算器的功能要求,选择AT89C51为主控机,通

过扩展必要的外围接口电路,实现对计算器的设计。外部主

要由4*4矩阵键盘和一个液晶显示屏构成,内部由一块A

T89C51单片机构成。计算器电路包括四个部分:选用LCD作

为显示部分,矩阵键盘作为输入部分,运算模块,单片机控

制部分。模块图如图1.2所示。

图1.2方案二模块图

1.3对比选择

从电路结果的准确角度来说方案二要优于方案一,因为

方案二用LCD作为显示电路,显示结果清楚明了,比用方案

一的准确度更高,而且电路连线相对比较简单。为了得到更

好的结果,所以选择方案二。

1.4整体设计

根据简易计算器的功能和指标要求,本设计系统选用

MCS-51系列单片机AT89C51为主控机。通过扩展必要的外围

接口电路,实现对简易计算器的设计。计算器电路包括三个

部分:显示电路、4*4键扫描电路、单片机微控制电路。具

体设计如下:

(1)由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运

算,为了得到较好的显示效果,采用七段数码管显示数据和

结果。

(2)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。

(3)执行过程: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上提示溢出;当

除数为0时,计算器会在七段数码管上提示错误。

线路原理框图如图1.3所示。

图1.3线路原理框图

2电路设计原理

2.1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

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