基于51單片機的簡易計算器設計

1、基于單片機的簡易計算器設計摘要3關鍵字:80C51 LCD1602 44矩陣鍵盤計算器3第一章 緒論41。1 系統(tǒng)開發(fā)背景41.2 系統(tǒng)開發(fā)意義41。3 設計目的41.4 設計任務4第二章 單片機發(fā)展現(xiàn)狀52。1 目前單片機的發(fā)展狀況52。1。1單片機的應用場合52.2 計算器系統(tǒng)現(xiàn)狀62。3 簡易計算器系統(tǒng)介紹6第三章 系統(tǒng)硬件設計及說明73。1 系統(tǒng)組成及總體框圖83。2 AT89S52單片機介紹83.3 其它器件介紹及說明113。3。1 LCD1602液晶顯示113.3。2 4*4矩陣掃描按鍵14第四章 PROTEUS模擬仿真15第五章系統(tǒng)硬件設計及說明17第六章軟件設計186.1 匯編

2、語言和C語言的特點及選擇186。2 源程序代碼18125摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中,單片機往往作為一個核心部件來使用,但僅單片機方面的知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)、軟硬件結(jié)合,來加以完善。計算機在人們的日常生活中是比較常見的電子產(chǎn)品之一?？墒撬€在發(fā)展之中，以后必將出現(xiàn)功能更加強大的計算機,基于這樣的理念，本次設計主要以80C51單片機為控制芯片,用C語言進行編程實現(xiàn)，通過44矩陣鍵盤控制，輸出用液晶屏LCD1602顯示,該計算器可以實現(xiàn)一般的加減乘除四則混合運算。關鍵字：80C51 L

3、CD1602 4*4矩陣鍵盤 計算器第1章 緒論1。1 系統(tǒng)開發(fā)背景隨著社會的發(fā)展,科學的進步,人們的生活水平在逐步的提高,尤其是微電子技術(shù)的發(fā)展，猶如雨后春筍般的變化。電子產(chǎn)品的更新速度快就不足驚奇了。計算器在人們的日常中是比較的常見的電子產(chǎn)品之一。如何使計算器技術(shù)更加的成熟,充分利用已有的軟件和硬件條件，設計出更出色的計算器，使其更好的為各個行業(yè)服務，成了如今電子領域重要的研究課題.1。2 系統(tǒng)開發(fā)意義 今天,人們的日常生活中已經(jīng)離不開計算器了，社會的各個角落都有它的身影，比如商店，辦公室,學校。因此設計一款簡單實用的計算器會有很大的實際意義。1.3 設計目的通過本次硬件與軟件相結(jié)合的實踐

4、，運用單片機基礎、MCS51系列單片微型計算機及其應用所學知識及查閱相關資料，完成簡單專用計算器的設計,達到理論知識與實踐更好的結(jié)合、提高綜合運用所學知識和設計能力的目的。通過本次設計訓練,可以使我們在基本思路和基本方法上對基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設計和按鍵操作有一個比較感性的認識,并具備一定程度的設計能力.1。4 設計任務 在本次設計實踐中，主要完成如下方面的設計任務：1)簡要綜述單片機技術(shù)發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀及液晶屏顯示和矩陣鍵盤基本原理；2）掌握MCS51系列某種產(chǎn)品（例如AT89S52)的最小電路及外圍擴展電路的設計方法；3）了解單片機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過程;4）完成主要功能模塊

5、的硬件電路設計及必要的參數(shù)確定；第2章 單片機發(fā)展現(xiàn)狀2。1 目前單片機的發(fā)展狀況單片機的發(fā)展趨勢:低功耗CMOS化；微型單片化；主流與多品種共存;單片機從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色,互成互補，為單片機的應用提供廣闊的天地。 縱觀單片機的發(fā)展過程，可以預示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：1） 信低功耗CMOS化 MCS51系列的8051推出時的功耗達630mW,而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右,隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導體工藝）.象80C51就采用了HMOS(即

6、高密度金屬氧化物半導體工藝)和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導體工藝).CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應用場合.所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。 2） 微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD（液晶）驅(qū)動電路都集成在單一的芯

7、片上，這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片. 此外,現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展. 3）主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而Micro

8、chip公司的PIC精簡指令集（RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭,中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢,占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品,日本幾大公司的專用單片機.在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補,相輔相成、共同發(fā)展的道路。2。1。1單片機的應用場合智能儀器儀表單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu),從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等.1)智能儀器儀表機電一體化產(chǎn)品是集機

9、械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體,具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品.單片機在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設備、打印機、傳真機、復印機等。2）實時工業(yè)控制單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn).在這類系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器,可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)期望的控制指標,從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應用如電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線等 .3）家用電器家用電器是單片機的又一重要應用領域，前景十分廣闊.如空調(diào)

10、器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設備、高檔玩具等.另外，在交通領域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應用.如汽車自動駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子還有分布式系統(tǒng)的前端模塊等等 。2。2 計算器系統(tǒng)現(xiàn)狀計算器一般由運算器、控制器、存儲器、鍵盤、顯示器、電源和一些可選外圍設備及電子配件通過人工或機器設備組成。低檔計算器的運算器、控制器由數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)簡單的串行運算,其隨機存儲器只有一、二個單元,供累加存儲用.高檔計算器由微處理器和只讀存儲器實現(xiàn)各種復雜的運算程序,有較多的隨機存儲單元以存放輸入程序和數(shù)據(jù)。鍵盤是計算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。為減小計算器的尺寸，一鍵常常

11、有多種功能.顯示器是計算器的輸出部件，有發(fā)光二極管顯示器或液晶顯示器等。除顯示計算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯誤指示等.計算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能,計算器都采用CMOS工藝制作的大規(guī)模集成電路（見互補金屬-氧化物半導體集成電路),并在內(nèi)部裝有定時不操作自動斷電電路。計算器可選用的外圍設備有微型打印機、盒式磁帶機和磁卡機等。2.3 簡易計算器系統(tǒng)介紹本計算器是以51系列8051單片機為核心構(gòu)成的簡易計算器系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過單片機控制，實現(xiàn)對44鍵盤掃描進行實時的按鍵檢測,并把檢測數(shù)據(jù)存儲下來。整個計算器系統(tǒng)的工作過程為:首先存儲單元初始化，顯示

12、初始值和鍵盤掃描,判斷按鍵位置，查表得出按鍵值,單片機則對數(shù)據(jù)進行儲存與相應處理轉(zhuǎn)換，之后送入LCD顯示。整個系統(tǒng)可分為三個主要功能模塊:功能模塊一,實時鍵盤掃描;功能模塊二，LCD顯示；功能模塊三，計算。第3章 系統(tǒng)硬件設計及說明 為了更好的實現(xiàn)系統(tǒng)得功能,硬件電路的設計應該遵循以下原則：1、優(yōu)化硬件電路采用軟件設計與硬件設計相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時,也許響應時間會比單純使用硬件時長,而且還要占用微處理器（MCU）的時間;但是，用軟件實現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結(jié)構(gòu),提高電路的可靠性。所以,在設計本系統(tǒng)得時候，在滿足可靠性和實時性的前提下，盡可能的通過軟件來實現(xiàn)硬件功能

13、。2、可靠性及抗干擾設計根據(jù)可靠性設計理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長.而且，所用芯片數(shù)量越少，地址和數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性也就越小。因此，系統(tǒng)的設計思想是在滿足功能的情況下力爭使用較少數(shù)量的芯片.3、靈活的功能擴展功能擴展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標.一次設計往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面，系統(tǒng)需要不斷完善以及進行功能升級。進行功能擴展時，應該在原有設計的基礎上，通過修改軟件程序和少量硬件完成。對于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過修改軟件程序,完成功能的升級和擴展。根據(jù)第提出的系統(tǒng)設計方案,結(jié)合以上三條原則，確定了系統(tǒng)硬件的設計.計

14、算器主要由以下一些功能模塊構(gòu)成：非編碼鍵盤模塊、LCD液晶顯示屏模塊等。該系統(tǒng)的硬件設計采用了模塊化的設計方法。AT89S52 單片機與LCD液晶顯示屏顯示電路是整個電路的核心，它們實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。簡易計算器主要包括：鍵盤電路，顯示電路。下圖為總體硬件結(jié)構(gòu)前面敘述了該系統(tǒng)的設計說明，系統(tǒng)采用了比較簡單的設計方案,所以該系統(tǒng)的硬件設計的總外圍電路不會產(chǎn)生過多的干擾。在下面的闡述中，對系統(tǒng)的外圍電路分別予以介紹.鍵盤部分采用編碼鍵盤,顯示部分采用LCD液晶顯示屏完全能夠很好的實現(xiàn)顯示方面的要求.3。1 系統(tǒng)組成及總體框圖51系列單片機系統(tǒng)4*4鍵盤LCD顯示 晶振電路復位電路線路原理框圖3。2

15、 AT89S52單片機介紹圖3.2.1-1 單片機AT89S521、主要性能: (1） 8031 CPU與MCS-51 兼容 8K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命:1000寫/擦循環(huán)） 全靜態(tài)工作:0Hz33MHz 三級加密程序存儲器 1288位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 全雙工UART串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標識符 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （2） 管腳說明： VCC:供電電壓。 GND：接地。2、AT89S52的功能特性描述AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K

16、在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器.在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能: 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。此外， AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作,支

17、持2種軟件可選擇節(jié)電模式.空閑模式下,CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作.掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止.8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求.4、AT89S52的編程方法 編程前，須按編程模式表設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號；順序如下： 在地址線上加上要編程單元的地址信號. 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 激活相應的控制信號. 將EA/Vpp端加上+12V編程電壓. 每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)

18、或每寫入一個程序機密位，加上一個ALE/PROG編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，大多數(shù)約為50us。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復-步驟，直到全部文件編程結(jié)束。單片機的現(xiàn)狀及發(fā)展方向：單片機是為了工業(yè)控制需要滿足而誕生的,是自動控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小,功能多、價格低、使用方便、系統(tǒng)設計靈活等優(yōu)點，應用領域不斷擴大，除了工業(yè)控制，智能化儀表，通訊,家用電器外,在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機芯片作為核心控制部件.由于單片機主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫,強電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體，在太空中工作的

19、單片機控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力,這決定了單片機CPU于通用微機CPU具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向：（1) 可靠性高;（2） 控制功能往往很強,數(shù)值計算交叉；（3） 指令系統(tǒng)比通用微處理器慢的多;(4） X系列芯片取代；（5） 抗干擾性強，工作溫度范圍寬.3.3 其它器件介紹及說明3.3.1 LCD1602液晶顯示 字符型液晶顯示模塊是一種專用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用161，16*2，202和402行等的模塊.下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例,介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如下圖所示: 1602字符型液晶顯示器實物圖1602LC

20、D的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種,基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖所示： 1602LCD尺寸圖LCD1602接口電路1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個字符 芯片工作電壓：4.5-5.5V 工作電流:2.0mA（5.0V） 模塊最佳工作電壓:5。0V字符尺寸：2。95×4。35（W×H）mm引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳(無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下表1所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VD

21、D電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極表1013:引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源.第3腳：VDD接5V正電源.第3腳:VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度.第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器,因此,與AT89S52單片機的P2。0/A8相連接.第5腳：R/W為讀寫

22、信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。因此，與AT89S52單片機的P2。1/A9相連接第6腳:E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令,所以，與AT89S52單片機的P2.2/A10相連接第714腳:D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，在本設計中,與AT89S52單片機的P0口和上拉電阻相連.第15腳:背光源正極。第16腳：背光源負極。 1602LCD的一般初始化(復位)過程延時 15mS寫指令 38H(不檢測忙信號）延時 5mS寫

23、指令38H(不檢測忙信號)延時 5mS寫指令38H（不檢測忙信號)以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指令38H:顯示模式設置寫指令08H：顯示關閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標移動設置寫指令0CH:顯示開及光標設置3。3.2 4*4矩陣掃描按鍵鍵盤可分為兩類:編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵（20個以上）和專用驅(qū)動芯片的組合，當按下某個按鍵時,它能夠處理按鍵抖動、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼,無需系統(tǒng)軟件干預。通用計算機使用的標準鍵盤就是編碼鍵盤.在智能儀器中,使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可以組成編碼鍵盤，同時還可以兼顧數(shù)碼管的顯示

24、驅(qū)動，其相關的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當系統(tǒng)功能比較復雜，按鍵數(shù)量很多時，采用編碼鍵盤可以簡化軟件設計.非編碼鍵盤成本低廉。 從成本角度出發(fā),本設計選用的是非編碼鍵盤。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機對話輸入設備，用戶通過鍵盤向單片機輸入數(shù)據(jù)或指令.鍵盤控制程序需完成的任務有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時,在無硬件去抖的動電路時,應用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當有多個鍵同時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間,僅執(zhí)行一次按鍵功能程序.矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省IO口的方法,按鍵數(shù)目越多節(jié)省IO口就越可觀，思路：先判斷某一列（行)是否有按鍵按下，再判斷該行(列）是那

25、一只鍵按下。但是,在程序的寫法上，采用了最簡單的方法，使得程序效率最高。本程序中，如果檢測到某鍵按下了,就不再檢測其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要,又能節(jié)省大量的CPU時間。本鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于：不用專門的按鍵延時程序,提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用CPU時最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機對話輸入設備，用戶通過鍵盤向單片機輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務有:監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖的動電路時，應用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當有多個鍵同時按

26、下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間,僅執(zhí)行一次按鍵功能程序.矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省IO口的方法，按鍵數(shù)目越多節(jié)省IO口就越可觀，思路:先判斷某一列(行)是否有按鍵按下,再判斷該行（列)是那一只鍵按下.但是，在程序的寫法上，采用了最簡單的方法,使得程序效率最高。本程序中，如果檢測到某鍵按下了,就不再檢測其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要,又能節(jié)省大量的CPU時間。本鍵盤掃描程序的優(yōu)點在于：不用專門的按鍵延時程序，提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用CPU時最短,不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時間完成一次掃描。 圖 3

27、.3。2 按鍵接線圖鍵值與功能對應表鍵值0123456789+×/=ON/C功能0123456789+×÷=清零第四章 PROTEUS模擬仿真第五章 系統(tǒng)硬件設計及說明 為了更好的實現(xiàn)系統(tǒng)得功能,硬件電路的設計應該遵循以下原則:1、優(yōu)化硬件電路采用軟件設計與硬件設計相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時，也許響應時間會比單純使用硬件時長,而且還要占用微處理器（MCU）的時間；但是，用軟件實現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。所以，在設計本系統(tǒng)得時候，在滿足可靠性和實時性的前提下，盡可能的通過軟件來實現(xiàn)硬件功能.2、可靠性及抗干擾設計根據(jù)可靠性

28、設計理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長.而且，所用芯片數(shù)量越少，地址和數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性也就越小。因此，系統(tǒng)的設計思想是在滿足功能的情況下力爭使用較少數(shù)量的芯片。3、靈活的功能擴展功能擴展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標。一次設計往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面,系統(tǒng)需要不斷完善以及進行功能升級。進行功能擴展時，應該在原有設計的基礎上，通過修改軟件程序和少量硬件完成。對于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過修改軟件程序,完成功能的升級和擴展.根據(jù)第提出的系統(tǒng)設計方案，結(jié)合以上三條原則，確定了系統(tǒng)硬件的設計。計算器主要由以下一些功能模塊構(gòu)成：非

29、編碼鍵盤模塊、LCD液晶顯示屏模塊等。第六章軟件設計6.1 匯編語言和C語言的特點及選擇本設計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié).在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時，常用的是匯編語言和C語言。機硬件，程序可讀性和可移植性比較差.而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高,但語言簡潔,使用方便，靈活，運算豐富,表達化類型多樣化,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富,具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平,內(nèi)部的各種資源相當?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇.所以在本設計中采用C

30、語言編寫軟件程序.6.2 源程序代碼include<reg51。h /頭文件define uint unsigned int / define uchar unsigned charsbit lcden=P20; /定義引腳sbit rs=P23；sbit rw=P24；sbit busy=P07;char i，j，temp，num，num_1;long a，b，c; /a，第一個數(shù) b,第二個數(shù) c，得數(shù)float a_c,b_c；uchar flag，fuhao；/flag表示是否有符號鍵按下，fuhao表征按下的是哪個符號uchar code table=7，8，9，0，4，5，6

31、，0，1,2，3，0，0，0,0，0；uchar code table1=7，8，9，0x2f0x30，4，5,6，0x2a-0x30，1，2,3，0x2d0x30，0x010x30，0，0x3d0x30,0x2b0x30;void delay（uchar z） / 延遲函數(shù)uchar y;for(z；z>0;z） for(y=0；y110;y+)；void check(） / 判斷忙或空閑do P0=0xFF； rs=0; /指令 rw=1; /讀 lcden=0； /禁止讀寫 delay(1）； /等待，液晶顯示器處理數(shù)據(jù) lcden=1; /允許讀寫 while（busy=1);

32、/判斷是否為空閑,1為忙,0為空閑void write_com(uchar com） / 寫指令函數(shù)P0=com; /com指令付給P0口rs=0;rw=0;lcden=0；check(）；lcden=1；void write_date(uchar date） / 寫數(shù)據(jù)函數(shù) P0=date；rs=1；rw=0;lcden=0；check（）；lcden=1；void init（） /初始化 num=1;lcden=1; /使能信號為高電平write_com（0x38)； /8位，2行write_com（0x0c)； /顯示開，光標關，不閃爍*/write_com(0x06）； /增量方式不移

33、位 顯竟獗暌貧 柚？write_com（0x80）； /檢測忙信號write_com（0x01）； /顯示開,光標關，不閃爍num_1=0；i=0；j=0；a=0； /第一個參與運算的數(shù)b=0; /第二個參與運算的數(shù)c=0；flag=0； /flag表示是否有符號鍵按下， fuhao=0； / fuhao表征按下的是哪個符號void keyscan（) / 鍵盤掃描程序P3=0xfe； if（P3！=0xfe） delay（20）； / 延遲20ms if(P3！=0xfe） temp=P3&0xf0; switch（temp） case 0xe0：num=0； break; case

34、 0xd0：num=1; break； case 0xb0:num=2; break； case 0x70：num=3； break； while（P3!=0xfe）; if（num=0num=1|num=2）/如果按下的是7'，8或9 if（j！=0) write_com（0x01)； j=0； if（flag=0）/沒有按過符號鍵 a=a10+tablenum； else/如果按過符號鍵 b=b10+tablenum; else/如果按下的是'/ flag=1; fuhao=4;/4表示除號已按 i=table1num； write_date（0x30+i)；P3=0xfd

35、;if（P3!=0xfd) delay(5); if（P3!=0xfd） temp=P30xf0； switch（temp) case 0xe0：num=4； break; case 0xd0:num=5； break； case 0xb0:num=6; break; case 0x70:num=7； break； while（P3！=0xfd）； if（num=4|num=5num=6&num！=7）/如果按下的是'4，'5或6 if(j!=0) write_com(0x01)； j=0； if(flag=0)/沒有按過符號鍵 a=a10+tablenum; else

36、/如果按過符號鍵 b=b*10+tablenum； else/如果按下的是'/ flag=1； fuhao=3；/3表示乘號已按 i=table1num； write_date（0x30+i);P3=0xfb；if（P3！=0xfb） delay(5）； if(P3！=0xfb） temp=P30xf0; switch(temp） case 0xe0:num=8; break; case 0xd0:num=9; break; case 0xb0：num=10； break； case 0x70：num=11； break； while（P3！=0xfb）; if（num=8|num=9

37、|num=10）/如果按下的是'1，'2或3 if(j!=0） write_com（0x01）； j=0； if（flag=0)/沒有按過符號鍵 a=a*10+tablenum; else/如果按過符號鍵 b=b*10+tablenum; else if（num=11)/如果按下的是' flag=1； fuhao=2；/2表示減號已按 i=table1num； write_date（0x30+i）；P3=0xf7；if（P3！=0xf7) delay（5); if(P3！=0xf7) temp=P30xf0; switch(temp） case 0xe0：num=12； break； case 0xd0：num