proteus的多功能计算器的设计
摘 要 近几年MCU和嵌入式技术的发展飞快，各大半导体厂家纷纷推出性能优秀的处理器，极大促进了电子产品的升级和发展。在人们能非常熟悉地使用计算器的基础上，本文设计了一个基于单片机的计算器。首先对系统的硬件部分进行了全面介绍，选择AT89C51单片机为主控芯片，显示部分采用LCD1602液晶显示器，采用4×4矩阵键盘作为输入部分。然后，对系统的软件部分进行了详细的阐述，软件部分包括显示模块、键盘输入模块和运算控制模块。最后采用Keil软件进行编程，完成了对系统的全面调试与制作，该计算器可以完成基本加减乘除运算。最后在液晶显示屏LCD1602上静态显示操作过程及结果。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的意义和背景 1
1.2设计的目的 2
1.3本文要完成的主要工作 2
第二章 系统的硬件方案 3
2.1主控模块的方案选择 3
2.2显示模块的方案选择 3
2.3键盘模块的方案选择 4
2.4系统总方案 4
第三章 系统的硬件实现 6
3.1主控电路的设计 6
3.1.1单片机的简介 6
3.1.2单片机的时钟电路 7
3.1.3单片机的复位电路 7
3.2显示电路的设计 8
3.3键盘电路的设计 8
3.4提示电路的设计 9
第四章 系统的软件实现 10
4.1软件程序设计 10
4.2按键扫描与识别程序分析 11
4.3按键处理程序 11
4.3.1运算和点键处理 12
4.3.2清屏和退格操作 12
4.4数字键输入程序 13
4.5 LCD液晶显示程序 14
4.5.1结果显示函数 15
4.5.2符号显示函数 17
第五章 系统调试 19
5.1 硬件调试 19
5.2 软件调试 19
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录A 24
附录
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
B 25
附录C 26
绪论
1.1选题的意义和背景
从二十世纪60年代起，数字集成电路在集成的发展经历了以下四个阶段：几十个到上百个逻辑门为一个数量级的小规模集成电路（SSI）；几百上千的数量级逻辑门为规模的中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）；千万以上甚至几千万个LSI逻辑门（超大规模集成电路、大规模集成电路）；包含超过数万亿逻辑门的超大规模集成电路（超大规模集成电路、超大规模集成电路）。在工作原理方面，将数字集成电路分为标准逻辑器件、微处理器和专用集成电路。
微处理器，又分微控制器（MCU）和微处理器（MPU），其中微控制器又称为单片机，片上集成了大量硬件外设，可以轻松的实现各种控制需求，微处理器则是芯片级系统（SoC）的平台，一般用在大型应用平台。是大规模集成电路家族中的成员之一。他们诞生并应用于20世纪70年代开始的数字逻辑系统设计，它们可以灵活实现系统化设计的功能。基于微控制器的设计，电路实现的功能可由软件控制。该特性使得设计的过程变得非常灵活。修改系统设计，需要变动电路电气连接。与数字系统组成的标准逻辑器件相比，基于微控制器的设计速度是非常快的；其次，微控制器还需要一些标准数字逻辑电路或相关的逻辑器件构成外部辅助电路。
随着科学的发展，文明的进步，人们的生活水平也在逐步提高，特别是电子技术的迅猛发展之后，进入到了信息化时代。计算器在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一，如何使计算器的功能更加强大，性能更加优越，充分利用现有的技术，设计出更好的计算器，以便更好的服务于各个行业，目前电子领域的重要研究课题。
本次设计的目的是系统的掌握和实践单片机系统的理论知识，深入了解嵌入式单片机系统的硬件和软件设计，提高系统设计的实际应用能力。通过本次设计的研究，使我掌握了单片机编程的基本方法和计算机应用程序的接口，并结合本科学习软件和硬件知识，分析了实际问题，提高了毕业设计的实际问题能力，为微机应用和发展打下了良好的基础。
1、字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清除屏幕、显示、调用和外部特性有一个更清楚的了解，并会使用液晶显示模块来显示计算结果；掌握好1602液晶模块的驱动程序和驱动芯片的编程，液晶显示和单片机并口接口电路和单片机的液晶显示模块的操
作方法；
在全面分析内部逻辑的概念，设计硬件和软件调试，并能够设计一个具有计算功能的计算器。
1.2设计的目的
通过工程实践，使用“智能测控仪的工作原理和设计”，MCS51系列单片机及其应用，知识和查阅相关资料，完成一个简单的计算器的设计理论知识与实践更好的结合，提高知识和设计能力的综合运用。
通过这次设计的训练，可以使我们的基本观点和基本方法对MCS51单片机的嵌入式系统的设计有更多的感性认识，并有一定的设计能力。
通过工程实践，使用“智能测控仪的工作原理和设计”，MCS51系列单片机及其应用，知识和查阅相关资料，完成一个简单的计算器的设计理论知识与实践更好的结合，提高知识和设计能力的综合运用。
通过这次设计的训练，可以使我们的基本观点和基本方法对MCS51单片机的嵌入式系统的设计有更多的感性认识，并有一定的设计能力。
1.3本文要完成的主要工作
1、了解单片机的内部结构和外围电路的设计，以及代码的编写、调试。完成微处理器部分的设计，通过单片机能够对它各个部分的外围电路进行控制和数据处理。
2、矩阵键盘扫描驱动程序及识别部分的设计，能够精准的通过键盘的作为数据的输入和在判断按键的状态时可以做到准确、没有误差。
3、显示部分的设计，在输入数据和显示结果的时候可以准确的显示出相应的数据。
4、软件部分的设计，在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件。
5、系统整体调试。
系统的硬件方案
2.1主控模块的方案选择
方案一：使用复杂可编程逻辑器件（例如EPM7128LC8415），这是系统功能的核心部件就可以实现控制和操作。 CPLD快速，简单的编程，资源丰富，开发周期短等优点，可以用VHDL语言的发展。但在CPLD控制单片机具有很大的弊端, 复杂可编程逻辑器件一般应用于高速的设计中，同时它的制造工艺非常复杂，使用的成本也是特别的高昂，在控制这方面的操作上也是特别困难，在本设计中不需要这么高的配置，所以我们不推荐使用这个方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的意义和背景 1
1.2设计的目的 2
1.3本文要完成的主要工作 2
第二章 系统的硬件方案 3
2.1主控模块的方案选择 3
2.2显示模块的方案选择 3
2.3键盘模块的方案选择 4
2.4系统总方案 4
第三章 系统的硬件实现 6
3.1主控电路的设计 6
3.1.1单片机的简介 6
3.1.2单片机的时钟电路 7
3.1.3单片机的复位电路 7
3.2显示电路的设计 8
3.3键盘电路的设计 8
3.4提示电路的设计 9
第四章 系统的软件实现 10
4.1软件程序设计 10
4.2按键扫描与识别程序分析 11
4.3按键处理程序 11
4.3.1运算和点键处理 12
4.3.2清屏和退格操作 12
4.4数字键输入程序 13
4.5 LCD液晶显示程序 14
4.5.1结果显示函数 15
4.5.2符号显示函数 17
第五章 系统调试 19
5.1 硬件调试 19
5.2 软件调试 19
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录A 24
附录
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
B 25
附录C 26
绪论
1.1选题的意义和背景
从二十世纪60年代起，数字集成电路在集成的发展经历了以下四个阶段：几十个到上百个逻辑门为一个数量级的小规模集成电路（SSI）；几百上千的数量级逻辑门为规模的中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）；千万以上甚至几千万个LSI逻辑门（超大规模集成电路、大规模集成电路）；包含超过数万亿逻辑门的超大规模集成电路（超大规模集成电路、超大规模集成电路）。在工作原理方面，将数字集成电路分为标准逻辑器件、微处理器和专用集成电路。
微处理器，又分微控制器（MCU）和微处理器（MPU），其中微控制器又称为单片机，片上集成了大量硬件外设，可以轻松的实现各种控制需求，微处理器则是芯片级系统（SoC）的平台，一般用在大型应用平台。是大规模集成电路家族中的成员之一。他们诞生并应用于20世纪70年代开始的数字逻辑系统设计，它们可以灵活实现系统化设计的功能。基于微控制器的设计，电路实现的功能可由软件控制。该特性使得设计的过程变得非常灵活。修改系统设计，需要变动电路电气连接。与数字系统组成的标准逻辑器件相比，基于微控制器的设计速度是非常快的；其次，微控制器还需要一些标准数字逻辑电路或相关的逻辑器件构成外部辅助电路。
随着科学的发展，文明的进步，人们的生活水平也在逐步提高，特别是电子技术的迅猛发展之后，进入到了信息化时代。计算器在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一，如何使计算器的功能更加强大，性能更加优越，充分利用现有的技术，设计出更好的计算器，以便更好的服务于各个行业，目前电子领域的重要研究课题。
本次设计的目的是系统的掌握和实践单片机系统的理论知识，深入了解嵌入式单片机系统的硬件和软件设计，提高系统设计的实际应用能力。通过本次设计的研究，使我掌握了单片机编程的基本方法和计算机应用程序的接口，并结合本科学习软件和硬件知识，分析了实际问题，提高了毕业设计的实际问题能力，为微机应用和发展打下了良好的基础。
1、字符液晶显示模块的工作原理，如初始化、清除屏幕、显示、调用和外部特性有一个更清楚的了解，并会使用液晶显示模块来显示计算结果；掌握好1602液晶模块的驱动程序和驱动芯片的编程，液晶显示和单片机并口接口电路和单片机的液晶显示模块的操
作方法；
在全面分析内部逻辑的概念，设计硬件和软件调试，并能够设计一个具有计算功能的计算器。
1.2设计的目的
通过工程实践，使用“智能测控仪的工作原理和设计”，MCS51系列单片机及其应用，知识和查阅相关资料，完成一个简单的计算器的设计理论知识与实践更好的结合，提高知识和设计能力的综合运用。
通过这次设计的训练，可以使我们的基本观点和基本方法对MCS51单片机的嵌入式系统的设计有更多的感性认识，并有一定的设计能力。
通过工程实践，使用“智能测控仪的工作原理和设计”，MCS51系列单片机及其应用，知识和查阅相关资料，完成一个简单的计算器的设计理论知识与实践更好的结合，提高知识和设计能力的综合运用。
通过这次设计的训练，可以使我们的基本观点和基本方法对MCS51单片机的嵌入式系统的设计有更多的感性认识，并有一定的设计能力。
1.3本文要完成的主要工作
1、了解单片机的内部结构和外围电路的设计，以及代码的编写、调试。完成微处理器部分的设计，通过单片机能够对它各个部分的外围电路进行控制和数据处理。
2、矩阵键盘扫描驱动程序及识别部分的设计，能够精准的通过键盘的作为数据的输入和在判断按键的状态时可以做到准确、没有误差。
3、显示部分的设计，在输入数据和显示结果的时候可以准确的显示出相应的数据。
4、软件部分的设计，在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件。
5、系统整体调试。
系统的硬件方案
2.1主控模块的方案选择
方案一：使用复杂可编程逻辑器件（例如EPM7128LC8415），这是系统功能的核心部件就可以实现控制和操作。 CPLD快速，简单的编程，资源丰富，开发周期短等优点，可以用VHDL语言的发展。但在CPLD控制单片机具有很大的弊端, 复杂可编程逻辑器件一般应用于高速的设计中，同时它的制造工艺非常复杂，使用的成本也是特别的高昂，在控制这方面的操作上也是特别困难，在本设计中不需要这么高的配置，所以我们不推荐使用这个方案。
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