51单片机设计计算器（51单片机 计算器）



目录

一、设计任务和要求.................................2

1、设计要求......................................2

2、设计方案的确定.................................2

二、硬件设计.......................................2

1、单片机最小系统...................................2

2、键盘电路的设计.................................3

3、显示电路的设计.................................3

4、系统硬件电路图.................................4

三、软件设计.......................................5

1系统设计......................................5

2显示电路的设计.................................6

3、程序清单......................................8

四、调试与仿真.....................................14

五、试验箱实物图...................................14

六、心得体会.......................................15

设计任务和要求

1、设计要求

利用单片机设计并制作简易计算器。具体要求如下：

1、4*4按键用于0~9的数字输入、加减乘除、等于、清零功能；

2、能实现简单的加减乘除运算；

3、输入数字及计算结果通过LED或LCD显示器显示。

2、设计方案的确定

按照设计要求，本课题需要使用数码管显示和扩展4*4键盘，由于AT89C51芯片的I口不够多，而且为了硬件电路设计的简单化，故选择串行动态显示和用P1口扩展4*4键盘，扩展的4*4键盘定义十个数字键，六个功能键，使用串行动态显示显示运算结果。

主程序进行初始化，采用行列扫描进行查表得出键值，每次按键后调用显示子程序。

二、硬件设计

简易数字计算器系统硬件设计主要包括：键盘电路，显示电路以及其他辅助电路。下面分别进行设计。

1.单片机最小系统

单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。

（1）、复位电路

复位电路

本设计采用上电与手动复位电路，电阻分别选取100和10K，电容选取10uF，系统一上电，芯片就复位，或者中途按按键也可以进行复位。

（2）、晶振电路

图三晶振电路

晶振电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机的晶振选取11.0592MHz，晶振旁电容选取30pF。

2.键盘电路的设计

键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。但大多数智能仪器和电子产品的按键数目都不太多（20个以内），为了降低成本和简化电路通常采用非编码键盘。非编码键盘的接口电路有设计者根据需要自行决定，按键信息通过接口软件来获取。本课题需要的是16个按键，故选择用非编码键盘。

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，但是会占用大量的I/O口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图五所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。

具体电路连接如图所示：

4*4键盘接口电路

3.显示电路的设计

当系统需要显示少量数据时，采用LED数码管进行显示是一种经济实用的方法。数码管显示有静态显示和动态显示

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