四则运算计算器

基于单片机实现的四则运算计算器

姓名

学号：

班级：

专业名称：测控技术与仪器

指导教师：

东北大学

2016年1月

课程设计（论文）任务书

目录

课程设计（论文）任务书................................................................................................ i i 摘要 (1)

第1章绪论 (2)

1.1计算器简介 (2)

1.2设计主要内容 (2)

第2章系统硬件设计 (4)

2.1硬件组成 (4)

2.2输入模块 (4)

2.3输出模块 (5)

2.4运算模块 (5)

第3章系统软件设计 (7)

3.1 主程序 (7)

3.1.1主程序框图及初始化 (7)

3.1.2LCD程序框图及初始化 (8)

3.1.3键盘程序框图及初始化 (9)

3.1.4运算程序框图 (10)

第4章调试测试与实验分析 (11)

4.1 计算器调试 (11)

参考文献 (12)

心得体会 (13)

附录硬件原理图及PCB图 (14)

附录程序清单 (15)

附录实物照片 (28)

摘要

单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于89C52RC单片机来进行的四则运算计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除的基本四则运算，并在LCD1602液晶显示屏上显示相应的结果。本电路采用89C52RC单片机为主要控制电路，利用4*4矩阵键盘作为计算器以及运算符的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件用C语言编程，并用开发板进行演示。

关键词：计算器，89C52RC单片机，LCD，矩阵键盘

第1章绪论

1.1计算器简介

计算器是现代人们发明的可以进行数字运算的电子机器。现代的电子计算器能进行数学运算的手持电子机器，除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等，拥有集成电路芯片，但结构比电脑简单得多，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和学习计算中，是必备的学习和办公用品之一[1]。

1.2设计主要内容

1.2.1设计概述

本系统使用89C52RC单片机作为主控芯片，通过矩阵键盘输入，进行运算，并在LCD 上显示相应的数字和结果，主要功能如下：

（1） LCD第一行显示运算符号之前的数字，第二行显示运算符号和运算符号之后的数字，按下等号键得到结果。

（2）在任何时候按下清零键则清零。

（3）当运算完第一次完整的计算之后，可以在不按任何键的情况下，进行新的一轮计算。

1.2.2设计思路

本系统采用MCS-52系列单片机作为主控机，通过拓展必要的外围电路，实现对计算器的设计，具体设计如下：

（1）因为想显示运算符号，用数码管不能很好的显示出来，所以采用LCD1602液晶显示器作为显示模块。

（2）计算器一般包含数字键（0~9），符号键（+，—，*，/）,等号键，清零键。故采用4*4矩阵键盘结合键盘扫描技术来达到要求。

（3）开机后1602显示‘0’，等待按键输入，当键入数字，在LCD上显示出来，计算器内部把数据储存起来，并等待下一按键输入，当键入运算符号时，计

算器内部步数加1，然后等待再次输入数值，按等于号就在LCD上显示结果。

（4）清零功能：在运算的任何时候键入清零键，则把数据清零，等待下一次运算。

1.2.3电路图设计

根据给的开发板的原理图在protel中设计并连接电路图，分析电路图的正确性，

输出PCB图。

1.2.4软件的编程

利用C语言编程，分模块测试板子的好坏，然后编写程序，在keil中进行调试。

第2章系统硬件设计

2.1硬件组成

硬件以89C52单片机为核心，外部扩展用LCD实现显示功能，用4*4矩阵键盘实现输入功能。

基本硬件结构图如图2.1所示。

图2.1 四则运算计算器基本硬件结构图

2.2输入模块

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，编程会简单，但I/0口不够用，所以采用矩阵键盘形式，本次采用4*4矩阵键盘的形式，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。

图2-2输入模块电路图

矩阵键盘功能：预设16个键位，分别是0~9数字键，加减乘除，等于和清零功能。单片机不停扫描键盘当发现有按键按下时，若为数字键则在lcd上显示，功能键则实现对应的功能。例如，按下5时，lcd上显示数字5，按下加号，即实现加法功能也在lcd 上显示加号。

2.3输出模块

采用LCD1602来显示字符和数字，1602能够同事显示16*02即32个字符。1602液晶模块内部的字符发生储存器已经储存了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字，英文字母大小写，常用的符号等，每一个字符有一个固定的代码。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。

图2-3输出模块电路图

lcd1602能够同时显示16*2个字符，用它接收单片机送来的信号，然后在上边显示相应的数字或符号，实现显示功能。

2.4运算模块

单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过上网查找运算代码作参考，然后对单片机进行程序编写，