基于单片机的计算器设计物电【字数：9937】
摘 要现如今科技的进步是以前那些复杂的模拟电路逐渐退出市场，这个时候单片机的优点就凸显了出来，一块面积仅为几平方厘米的单片机就可以代替很多复杂而繁琐的电路。计算器是我们日常生活中最为常见的电子产品，人们可以通过操作它快速地实现某些繁琐的计算。所以能够设计一款好的计算器方便大家的日常生活显得特别的有意义。本设计由硬件电路和软件程序组成。硬件电路包括键盘模块电路即输入电路采用4×4矩阵式键盘、LCD1602液晶显示模块、本设计的控制核心即单片机STC89C52RC，软件程序包括主程序、按键扫描程序、LCD1602显示程序，从而可以使计算器实现加、减、乘、除以及清零和复位带符号的数字运算功能，并且在显示模块上显示运算过程。
目录
1.引言 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2本课题主要工作任务 1
2.系统总体设计方案 3
2.1 设计要求 3
2.2 设计思路 3
3.硬件系统的设计 4
3.1 系统整体方案的设计 4
3.1.1系统概述 4
3.1.2 系统框图 4
3.2 单片机的最小系统模块 4
3.2.1单片机STC89C52RC简介 4
3.2.2最小系统电路的介绍 5
3.3液晶显示电路的介绍 6
3.3.1 LCD1602介绍 6
3.3.2 1602液晶的引脚介绍 6
3.3.3相关指令的简要介绍 7
3.3.4液晶显示模块电路的概述 9
3.4按键输入模块的概述 10
3.5电源电路设计概述 11
4. 软件设计模块 12
4.1程序语言和开发环境的选择 12
4.2程序流程图设计 12
4.2.1总体程序流程图 12
4.2.2液晶程序设计 13
5. 硬件的组装与调试 14
5.1元器件的选择与测试 14
5.2元器件的焊接与组装 14
5.3电路的调试 14
5.3.1调试的方法 15
5.3.2调试的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
步骤 15
6. 总结 19
致 谢 21
7. 附录一 22
8. 附录二 23
1.引言
1.1课题研究的背景和意义
贝尔实验在1956年研制的第一台重量轻，体积小，耗能少的计算器，具有十分重要的意义，因它定下来往后这么多年计算器发展的基调。随着经济社会的快速发展，科学技术也不断更新进步，世界各国计算器发展都十分迅速，如今，计算器正朝着小体积、智能化、高精度方向发展，同时我国市场对计算器需求量巨大，但是我国在计算器发展过程中有着一系列急需解决的问题，上升空间很大。所以基于单片机的计算器设计具有十分重要的战略意义。如何运用已有的科学技术理论以及科研条件，甚至创新技术理论，来提高计算器技术，为科研和市场设计出更加符合大家心意的计算器，从而为我国经济社会发展助力，成为了当今电子领域重要的研究课题。
如今，计算器已经成为人们日常生活中不可或缺的工具了，人们用它进行了许多复杂的计算，包括加、减、乘、除以及其他更为繁琐的计算，特别是携带方便的小型计算器，已经成为学习、生活的必需品。它市场需求巨大，在计算器发展具有很大的空间和市场意义。计算机制造技术的快速发展促使了单片机的出现，这项技术在各行各行都得到了广泛的应用，也是嵌入式控制系统的核心。
通过本次课题研究，可以让我对基于51单片机的嵌入式系统产品设计有一个较为全面的认识，同时锻炼并加强我的设计能力。
1.2本课题主要工作任务
本设计旨在进一步巩固已有的单片机知识，并且掌握一些新颖的单片机知识，同时深入理解嵌入式单片机硬件和软件的设计。强化实际应用系统设计方面的能力。应用本科阶段所学的《MCS51系列单片机系统及其应用》、《模拟电路》、《数字电路》所学的知识，并且查阅相关资料，完成一个基于单片机的计算器设计，从而达到理论联系实践，提高综合运用所学知识以及设计产品的能力的目的，从而为以后工作中所需的单片机应用和开发打下坚实的基础。
熟练掌握LCD1602（液晶显示模块）的特性和工作原理，并将计算结果显示在LCD1602（液晶显示模块）上；同时熟练掌握LCD（液晶显示模块）的编程与驱动，能够设计并且组装连接LCD和单片机之间的接口电路，利用STC89C52RC单片机对LCD1602（液晶显示模块）进行驱动和操作。
在充分分析和理解内部逻辑的概念的基础上，进行软件编程，并且要熟练的调试，并且以此为平台设计出本课题的软件程序和硬件电路。
2.系统总体设计方案
2.1 设计要求
1）输入设备采用4×4矩阵式键盘。
2）显示设备采用LCD1602。
3）可完成2个数的加减乘除运算。
4）可以用小数减去大数，即可以显示出负数。
5）当进行除法运算操作时，精确到小数点后三位。
6）具有报错功能，比如进行除法运算时，当检测到除数为0时，进行报错提醒。
2.2 设计思路
采用STC89C52RC芯片作为系统的控制核心。STC89C52RC单片机是由STC公司设计生产的，是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，并且，我在本科阶段，在老师的带领下对此款单片机有了较为熟悉的了解，并且有以该单片机为控制核心设计产品的经验。所以我选择该芯片。
3.硬件系统的设计
3.1 系统整体方案的设计
3.1.1系统概述
该计算器是以单片机STC89C52RC为控制核心构成的简易计算器系统，并且单片机STC89C52RC和晶振电容电阻等其他元器件构成单片机最小系统，显示模块、输入模块、电源供电模块也以单片机的最小系统为基础来展开。其中，采用1602液晶作为该设计的显示模块，此类液晶可以显示两行内容，对于本次计算器设计来说，第一行显示的是我们通过按键键入的数字，也就是我们需要进行运算的数字，第二行显示计算所得的结果。采用4×4的矩阵键盘作为输入模块，一共有16个按键，其中左上角的三行三列按键以及第四行第二列为09的数字键，第四列从上往下以此为加、减、乘、除键，第四行第三列为等于键，第四行第一列为清除键。采用USB的形式为该设计供电。
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1.引言 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2本课题主要工作任务 1
2.系统总体设计方案 3
2.1 设计要求 3
2.2 设计思路 3
3.硬件系统的设计 4
3.1 系统整体方案的设计 4
3.1.1系统概述 4
3.1.2 系统框图 4
3.2 单片机的最小系统模块 4
3.2.1单片机STC89C52RC简介 4
3.2.2最小系统电路的介绍 5
3.3液晶显示电路的介绍 6
3.3.1 LCD1602介绍 6
3.3.2 1602液晶的引脚介绍 6
3.3.3相关指令的简要介绍 7
3.3.4液晶显示模块电路的概述 9
3.4按键输入模块的概述 10
3.5电源电路设计概述 11
4. 软件设计模块 12
4.1程序语言和开发环境的选择 12
4.2程序流程图设计 12
4.2.1总体程序流程图 12
4.2.2液晶程序设计 13
5. 硬件的组装与调试 14
5.1元器件的选择与测试 14
5.2元器件的焊接与组装 14
5.3电路的调试 14
5.3.1调试的方法 15
5.3.2调试的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
步骤 15
6. 总结 19
致 谢 21
7. 附录一 22
8. 附录二 23
1.引言
1.1课题研究的背景和意义
贝尔实验在1956年研制的第一台重量轻，体积小，耗能少的计算器，具有十分重要的意义，因它定下来往后这么多年计算器发展的基调。随着经济社会的快速发展，科学技术也不断更新进步，世界各国计算器发展都十分迅速，如今，计算器正朝着小体积、智能化、高精度方向发展，同时我国市场对计算器需求量巨大，但是我国在计算器发展过程中有着一系列急需解决的问题，上升空间很大。所以基于单片机的计算器设计具有十分重要的战略意义。如何运用已有的科学技术理论以及科研条件，甚至创新技术理论，来提高计算器技术，为科研和市场设计出更加符合大家心意的计算器，从而为我国经济社会发展助力，成为了当今电子领域重要的研究课题。
如今，计算器已经成为人们日常生活中不可或缺的工具了，人们用它进行了许多复杂的计算，包括加、减、乘、除以及其他更为繁琐的计算，特别是携带方便的小型计算器，已经成为学习、生活的必需品。它市场需求巨大，在计算器发展具有很大的空间和市场意义。计算机制造技术的快速发展促使了单片机的出现，这项技术在各行各行都得到了广泛的应用，也是嵌入式控制系统的核心。
通过本次课题研究，可以让我对基于51单片机的嵌入式系统产品设计有一个较为全面的认识，同时锻炼并加强我的设计能力。
1.2本课题主要工作任务
本设计旨在进一步巩固已有的单片机知识，并且掌握一些新颖的单片机知识，同时深入理解嵌入式单片机硬件和软件的设计。强化实际应用系统设计方面的能力。应用本科阶段所学的《MCS51系列单片机系统及其应用》、《模拟电路》、《数字电路》所学的知识，并且查阅相关资料，完成一个基于单片机的计算器设计，从而达到理论联系实践，提高综合运用所学知识以及设计产品的能力的目的，从而为以后工作中所需的单片机应用和开发打下坚实的基础。
熟练掌握LCD1602（液晶显示模块）的特性和工作原理，并将计算结果显示在LCD1602（液晶显示模块）上；同时熟练掌握LCD（液晶显示模块）的编程与驱动，能够设计并且组装连接LCD和单片机之间的接口电路，利用STC89C52RC单片机对LCD1602（液晶显示模块）进行驱动和操作。
在充分分析和理解内部逻辑的概念的基础上，进行软件编程，并且要熟练的调试，并且以此为平台设计出本课题的软件程序和硬件电路。
2.系统总体设计方案
2.1 设计要求
1）输入设备采用4×4矩阵式键盘。
2）显示设备采用LCD1602。
3）可完成2个数的加减乘除运算。
4）可以用小数减去大数，即可以显示出负数。
5）当进行除法运算操作时，精确到小数点后三位。
6）具有报错功能，比如进行除法运算时，当检测到除数为0时，进行报错提醒。
2.2 设计思路
采用STC89C52RC芯片作为系统的控制核心。STC89C52RC单片机是由STC公司设计生产的，是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，并且，我在本科阶段，在老师的带领下对此款单片机有了较为熟悉的了解，并且有以该单片机为控制核心设计产品的经验。所以我选择该芯片。
3.硬件系统的设计
3.1 系统整体方案的设计
3.1.1系统概述
该计算器是以单片机STC89C52RC为控制核心构成的简易计算器系统，并且单片机STC89C52RC和晶振电容电阻等其他元器件构成单片机最小系统，显示模块、输入模块、电源供电模块也以单片机的最小系统为基础来展开。其中，采用1602液晶作为该设计的显示模块，此类液晶可以显示两行内容，对于本次计算器设计来说，第一行显示的是我们通过按键键入的数字，也就是我们需要进行运算的数字，第二行显示计算所得的结果。采用4×4的矩阵键盘作为输入模块，一共有16个按键，其中左上角的三行三列按键以及第四行第二列为09的数字键，第四列从上往下以此为加、减、乘、除键，第四行第三列为等于键，第四行第一列为清除键。采用USB的形式为该设计供电。
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