基于51单片机的多功能计算器设计课程设计

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1、微机原理课程设计设计课题基于51单片机的计算器设计-36-【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

2、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altiumdesigner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altiumdesigner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-36-1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

3、-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-11-2.4altiumdesigner原理图设计及PCB制作-13-2.4.1原理图设计-13-2.4.2PCB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-1

4、6-3.3输入出错的情况-17-4结论与心得体会-17--36-5参考文献-18-附录1元器件清单-18-附录2程序清单-19--36-1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MC

5、S-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-36-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

6、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FPGA器件集成度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。但是而基于SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上,需外部存储器芯片,且使用方法复杂,保密性差，而其对于一个简单的计算器而言，实用FPGA有点大材小用，成本太高。1.2.2方案二采用STC89C52单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（MicroControlUnit）。通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有

7、计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机广泛用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单，实用方便，价格便宜等优点，而其中AT89S52以MCS-51为内核，是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。1.2.3方案比较及选择通过以上两种方案论证和比较，从设计的实用性，方便性和成本出发，选择了以STC89C52单片机作为中央处理单元进行计算器的设计，这样设计能够实现对六位浮点数的加减和三位浮点数的乘除运算。-