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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