基于51单片机的多功能计算器设计____论文.doc

微机原理课程设计 设计课题 基于51单片机的计算器设计 学 院 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 设计时间 南华大学 【摘要】 当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且人脑比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的电子伙伴之一。本设计着重在于分析计算器设计开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。 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矩阵键盘再加上4个独立按键，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 1 系统方案设计 - 5 - 1.1 设计目的及要求 - 5 - 1.1.1 设计目的 - 5 - 1.1.2 设计要求 - 5 - 1.2 方案论证及选择 - 5 - 1.2.1 方案一 采用FPGA控制 - 6 - 1.2.2 方案二 采用STC89C52 - 6 - 1.2.3 方案比较及选择 - 6 - 2 单元电路设计 - 7 - 2.1 工作原理 - 7 - 2.2 硬件电路设计 - 8 - 2.2.1 单片机电路设计 - 8 - 2.2.2 键盘模块电路 - 9 - 2.2.3 蜂鸣器提示电路 - 9 - 2.2.4 液晶显示电路 - 10 - 2.3 软件设计 - 11 - 2.3.1 键盘扫描 - 11 - 2.3.2 表达式的处理 - 11 - 2.4 altium designer 原理图设计及PCB制作 - 13 - 2.4.1 原理图设计 - 13 - 2.4.2 PCB制作 - 14 - 2.4.3 设计结果 - 15 - 3系统测试 - 15 - 3.1 整数运算 - 15 - 3.2 浮点数运算 - 16 - 3.3 输入出错的情况 - 17 - 4 结论与心得体会 - 17 - 5 参考文献 - 18 - 附录1 元器件清单 - 18 - 附录2 程序清单 - 19 - 1 系统方案设计 1.1 设计目的及要求 1.1.1 设计目的 通过本次课题设计，应用《单片机应用基础》、《数据结构》等所学相关知识及查阅资料，完成实用计算器的设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。 通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 1.1.2 设计要求 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计要求： 1、掌握MCS-51系列某种产品（例如8051）的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 2、计算器能实现基本的加、减、乘、除四则运算； 3、支持浮点数运算； 4、支持括号运算，允许括号的多层正确嵌套； 5、较为友好的界面显示，对输入实时显示，对计算结果输出显示； 6、能够具备比较完善的报错系统 1.2 方案论证及选择 基于设计要求，笨设计考虑了两种设计方案，他们均可以实现计算器的功能，但基于设计目的及微控制器的广泛运用，比较两种方案的优劣，最终选择基于51单片机的计算器设计。 1.2.1 方案一 采用FPGA控制 FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件,自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达500万门/片以上,系统性能可达200MHz。由于F