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1、 毕 业 设 计题目 简易计算器的制作 学 院 信息工程学院 专 业 通信工程 姓 名 xx 学 号 xxx 指导教师 xxx 完成时间 2014.5.14 教务处制目 录摘 要1Abstract2第一章绪论31.1 开发背景31.2 设计目的4第二章方案论证与设计52.1设计指标52.2方案论证与设计5第三章硬件模块介绍83.1主控及运算模块83.2显示模块133.3输入模块16第四章软件设计184.1主程序的设计184.2键盘扫描的程序设计194.3显示模块程序设计214.4运算模块程序设计23第五章仿真及调试24结束语25致 谢26参考文献27附录一：硬件实物图28附录二：系统程序29附
2、录三：任务书40附录四：开题报告42附录五：外文原文与外文译文47基于AT89C51单片机的简易计算器的设计摘 要计算器在人们的日常生活中是较为常见的电子产品之一。初期的计算器仅仅能实现简单的加减乘除运算，而现在人们所广泛使用的科学计算器功能已不再停留于此，除了加减乘除运算外，它还能进行乘方，开方，指数，对数，三角函数，反三角函数等的存储和运算。而且计算器的种类和模式也在逐渐多样化，如使用太阳能电池的计算器，使用ASIC制作的计算器，使用纯软件设计的计算器和被集成到手机、平板电脑等电子产品中的计算器。可以说计算器还正在发展之中而且还将有很大的发展空间，未来必将出现功能更加强大的计算器。基于这样
3、的理念，本设计以AT89C51单片机为核心，以软硬件结合的方式设计了一个简易计算器。该计算器以4*4矩阵键盘为输入方式，可以进行4位带符号数的加减乘除运算，并在LCD1602液晶显示器上显示操作过程。该论文详细介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和软件设计思想与流程。关键词： 计算器 AT89C51 LCD1602 矩阵键盘Simple calculator designed based on AT89C51Abstract The calculator in Peoples Daily life is one of the most common electronic products.
4、Early computing calculator can only implement simple addition, subtraction, multiplication, and division, but now the scientific calculator which widely used by peoples functions are no longer stay, operation besides addition, subtraction, multiplication, and division, it can also power, prescribe,
5、index, logarithmic, trigonometric function, inverse trigonometric function such as storage and computation. And the types of the calculator and pattern has also been gradually diversified, such as using solar calculator, using ASIC production calculator, using pure software design of the calculator
6、and be integrated into mobile phones, tablets, and other electronic products in the calculator. We can say that calculators are under development and will also have very big development space, the future will appear more powerful calculators. Based on this idea, I design a simple calculator which us
7、e AT89C51 single-chip microcomputer as the core, and use the way that combine the hardware and software. The calculator use 4 * 4 matrix keyboard as input mode, it can carry out four signed several operations of addition,subtraction, multiplication, and division, and it display operation process on
8、the LCD1602 . The paper introduces in detail the system structure, working principle of the hardware and the software design idea and process.key words： calculator AT89C51 LCD1602 matrix keyboard58华北水利水电大学毕业设计第一章 绪论1.1 开发背景计算器是日常生活中比较常见的电子产品之一，它已在数十年间遍布千家万户。计算器（calculator ；counter）一般是指“电子计算器”，该名词由日文
9、传入中国。它是能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片，但结构简单，比现代电脑结构简单得多，可以说是第一代的电子计算机（电脑），且功能也较弱，但较为方便与廉价，可广泛运用于商业交易中，是必备的办公用品之一。除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。对于计算器的百年历史，1946年2月15日，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台电子计算器ENIAC正式投入了运行。在隆重的揭幕仪式上，ENIAC表演了它的“绝招”：在1秒钟内进行5000次加法运算；在1秒钟内进行500次乘法运算。这比当时最快的电器计算器的运算速度要快1000多倍。全场起立欢呼，欢呼科学技术进入了一个新的历史发展时期。电子计算器
10、不仅是一种工具，它与其它的工具都不相同：电子计算器是人脑的一个侧面的延伸。因为电子计算器不仅具有非凡的计算能力，速度之快令人望尘莫及，而且还能够仿真人的某些思维功能，按照一定的规则进行逻辑判和逻辑推理，代替人的部分脑力劳动。1976年，数学家凭借电子计算器去证明四色定理，“依靠机器完成了人没有能够完成的事情”，轰动了整个国际数学界。随着社会的发展和科学技术的进步，电子产品变得越来越先进，功能变得越来越强大，集成化程度也变得越来越高，其更新速度令人吃惊。对于计算器人们也在不断地对它进行改进，然而技术的进步是无止境的，如何让计算器技术更加的成熟，充分利用现有的软件和硬件条件，制作出更加好用的计算器
11、，让我们更方便的使用它，让它更好的为我们的生活服务，始终是当今电子领域的重要研究课题。而另一方面，近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等诸多优点，在各种工业控制、仪器仪表、产品、设备的自动化、智能化方面获得了极为广泛的应用。与此同时，单片机系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响系统可靠性的因素是多方面的，如构成系统的各种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。其中抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。本设计采用AT89C51芯片和LCD1602液晶显示器，实现了利用单片机来设计一个简易计算器的目的。该计算器允许对四位输入数据进行带符号加减乘除运算，用C语言编写程序驱动
12、整个系统的运行，便于移植和升级。如果所要设计的对象是更为复杂的计算器系统，其实际原理和实现方法与本设计基本相同。本设计关键在于必须非常熟悉单片机的原理与结构，并能熟练的运用51C语言来编写程序，同时还要对整个系统的设计流程有很好的把握，从而将单片机和其他模块完整的衔接。在现今的日常生活中，计算器毫无疑问是人们的最重要工具之一，它的身影遍布在社会的各个角落，例如商店，学校等等。所以设计一款简单但却极其实用的计算器具有很大的实际意义，而本文中利用单片机和LCD1602液晶结合设计的计算器充分利用了以上所讲的单片机的诸多优点，具有很好的实用价值。1.2 设计目的本设计旨在进一步掌握单片机理论知识，理
13、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，使我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，提高解决毕业设计实际问题的能力，为单片机应用和开发打下良好的基础。第二章 方案论证与设计2.1 设计指标本次设计的简易计算器的基本性能如下：1、 能够进行4位整数的加减乘除运算（除法的结果中可以有小数）。2、 能够将计算结果输出到LCD1602液晶显示屏中以便于观察。3、 能够实现清除数据的功能。4、 能够进行错误提示（比如当输入数据除数为0时会在LCD1602上显示error）。2.2 方案论证与设计根据功能和以上对
14、设计指标的描述，本系统采用AT89C51单片机为控制芯片，LCD1602为显示芯片，辅以其他电路所需基本器件，完成对简易计算器的设计。具体的设计考虑如下：1、 由于本次所要设计的是一个简易计算器， 要求能够进行4位整数的加减乘除运算，功能较为简单，所编写程序不会太长，故使用AT89C51单片机即可满足需求。2、 由于LCD1602液晶显示器相比于8段数码管而言，拥有更大的显示量，更好的显示效果，更全面的显示字符类型，因此这里选用LCD1602液晶显示器作为显示模块。3、 根据计算器的功能要求，键盘包括数字键（0-9）、符号键（+、*、）、清除键（CE）和等号键，故需要16个按键（4*4键盘）。系统模块图如图2.1所示：4*4矩阵键盘（输入模块）LCD1602液晶显示器（显示模块）AT89C51单片机运算模块（编程实现）图2.1 系统模块图为了更好的实现系统的功能，硬件电路的设计应该遵循以下原则：1、优化硬件电路采用软件设计与硬件设计相结合的方法；尽管采用软件来实现硬件系统的功能时，也许响应时间会比单纯使用硬件时长，而且还要占用微处理器(MCU)的时间；但是，用软件实现硬件的功能可以简化硬件结构，提高电路的可靠性。所以，在设计本系统得时候，在满足可靠性和实时性的前提下，
