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单片机原理及接口技术课程设计报告设计题目：计算器设计信息与电气工程学院二零一三年七月计算器设计单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。
是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专用的硬件和软件。
近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。
与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。
影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。
其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。
数学是科技进步的重要工具，数据的运算也随着科技的进步越发变得繁琐复杂，计算器的出现可以大大解放人在设计计算过程中的工作量，使计算的精度、速度得到改善，通过msc51单片机，矩阵键盘和LED数码管可以实现简单的四位数的四则运算和显示，并当运算结果超出范围时予以报错。
注：这一部分主要描述题目的背景和意义，对设计所采取的主要方法做一下简要描述。
字数不要太多，300-500字。
另注：本文要当做模板使用，不要随意更改字体、字号、行间距等，学会使用格式刷。
文中给出的各项内容都要在大家的报告中体现，可采用填空的方式使用本模板。
1. 设计任务结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个计算器。
该系统应满足的功能要求为：(1) 实现简单的四位十进制数字的四则运算；(2) 按键输入数字，运算法则；(3) LED数码管移位显示每次输入的数据和运算结果；(4) 当运算结果超出范围时实现报错。
主要硬件设备：AT89C51单片机、LED数码管、矩阵键盘。
注：这一部分需要写明系统功能需求，用到的主要硬件（参考实验箱的说明书）。
2. 整体方案设计计算器以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的I/O功能和计算速度，构成整个计算器。
通过矩阵键盘输入运算数据和符号，送入单片机进行数据处理。
《单片机原理及应用》课程设计题目：4×4矩阵式键盘与单片机连接与编程专业：测控技术与仪器班级：机电082-1 姓名：学号：指导老师：组员：( 2011.7 .13)目录第1节引言 (2)1.1 4*4矩阵式键盘系统概述 (2)1.2 本设计任务和主要内容 (3)第2节系统主要硬件电路设计 (4)2.1 单片机控制系统原理 (4)2.2 单片机主机系统电路 (5)2.2.1 时钟电路 (8)2.2.2 复位电路 (8)2.2.3 矩阵式键盘电路 (8)2.3 译码显示电路 (9)第3节系统软件设计 (13)3.1 软件流程图 (13)3.2 系统程序设计 (14)第4节结束语 (17)参考文献 (18)第一节引言矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，即时在LED数码管上。
单片机控制的据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。
1.1 4*4矩阵式键盘识别显示系统概述矩阵式键盘模式以N个端口连接控制N*N个按键，实时在LED数码管上显示按键信息。
显示按键信息，既降低了成本，又提高了精确度，省下了很多的I/O端口为他用，相反，独立式按键虽编程简单，但占用I/O口资源较多，不适合在按键较多的场合应用。
并且在实际应用中经常要用到输入数字、字母、符号等操作功能，如电子密码锁、电话机键盘、计算器按键等，至少都需要12到16个按键，在这种情况下如果用独立式按键的话，显然太浪费I/O端口资源，为了解决这一问题，我们使用矩阵式键盘。
矩阵式键盘简介：矩阵式键盘又称行列键盘，它是用N条I/O线作为行线，N条I/O线作为列线组成的键盘。
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N*N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。
实验四： 4 × 4键盘输入实验一、实验目的：1.学习非编码键盘的工作原理和键盘的扫描方式。
2.学习键盘的去抖方法和键盘应用程序的设计。
二、实验原理：键盘是单片机应用系统接受用户命令的重要方式。
单片机应用系统一般采用非编码键4*4矩阵盘，需要由软件根据键扫描得到的信息产生键值编码，以识别不同的键。
本板采用键盘，行信号分别为P1.0-P1.3 ，列信号分别为P1.4-P1.7 。
具体电路连接见下图对于键的识别一般采用逐行（列）扫描查询法，判断键盘有无键按下，由单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入列线状态来判断。
程序及流程图：ORG 0000HAJMP MAINORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV P2,#0F7HMOV P1,#0F0HMOV R7,#100DJNZ R7,$MOV A,P1ANL A,#0F0HXRL A,#0F0HJZ MAINLCALL D10MSMOV A,#00HMOV R0,AMOV R1,AMOV R2,#0FEH SKEY0:MOV A,R2MOVP1,AMOVR7,#10DJNZ R7,$MOVA,P1ANLA,#0F0HXRLA,#0F0HJNZ LKEYINC R0MOVA,R2RL AMOVR2,AMOVA,R0CJNE A,#04H,SKEY0AJMP MAIN LKEY:JNB ACC,4,NEXT1MOVA,#00HMOVR1,AAJMP DKEYNEXT1:JNB ACC.5,NEXT2MOVA,#01HMOVR1,AAJMP DKEYNEXT2:JNB ACC.6,NEXT3MOVA,#02HMOVR1,AAJMP DKEYNEXT3:JNB ACC.7,MAINMOVA,#03HMOVR1,AAJMP DKEY DKEY:MOV A,R0MOVB,#04HMULABADDA,R1AJMP SQRSQR:MOVDPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRMOVP0,AAJMP MAINTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H, 92H, 82H, 0F8H DB 80H, 90H, 88H, 83H, 0C6H,0A1H,86H, 8EH D10MS:MOV R6,#10L1:MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R6,L1RETEND流程图：结束三、思考题：总结 FPGA是如何识别按键的？与单片机读取键值有何不同？答：FPGA的所有 I/O 控制块允许每个 I/O 引脚单独配置为输入口 , 不过这种配置是系统自动完成的。
单片机及DSP课程设计报告专业：班级：姓名：学号：指导教师：时间：一、设计目的为了进一步巩固学习的理论知识，增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力，开始为期两周的课程设计。
通过设计使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。
1、通过本设计，使学生综合运用《单片机技术原理与应用》、《DSP原理与应用》《C语言程序设计》以及《数字电路》、《模拟电路》等课程的内容，为以后从事电子产品设计、软件编程、系统控制等工作奠定一定的基础。
2、学会使用KEIL C和PROTEUS等软件，用C语言或汇编语言编写一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。
3、了解单片机接口应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等。
二、硬件电路方案设计1、4X4键盘设计4x4键盘工作原理：每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。
矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。
键盘的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。
键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么？还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。
2、数码管显示电路设计数码管显示原理：动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。
这样一来，就没有必要每一位数码管配一个锁存器，从而大大地简化了硬件电路。
选亮数码管采用动态扫描显示。
所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。
动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。
西华大学课程设计说明书题目4×4 矩阵键盘计算器设计系(部) 电气信息学院专业(班级) 自动化3班姓名学号指导教师胡红平起止日期2012.6.10-2012.6.30计算机接口及应用课程设计任务书系(部)：电气信息学院专业：09自动化指导教师：日期：2012-6-20西华大学课程设计鉴定表摘要近几年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结合，加以完善。
本任务是个简易得三位数的减法运算，用4×4 矩阵键盘及计算器设计，利用数码管实现255内的减法运算。
程序都是根据教材内和网络中的程序参考编写而成，在功能上还并不完善，限制也较多。
本任务重在设计构思与团队合作，使得我们用专业知识，专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
关键词：单片机，AT89C51，矩阵键盘，数码管ABSTRACTIn recent years, along with the rapid development of science and technology, the application of SCM is unceasingly thorough, it causes the traditional control test technology increasingly updates. In real-time detection and automatic control of single-chip microcomputer application system, often as a core component to use, only microcontroller aspects of knowledge is not enough, should according to specific hardware combined, and perfects.This task is a simple three digits, subtract with 4 * 4 matrix keyboard and a calculator design, use digital tube realization within the 255 subtract. Program is according to the teaching material and within the network reference and compiled program, on the function is not perfect, restrictions also more. This task focuses on design conception and team cooperation, make us with professional knowledge, professional skills to analyze and solve problems of full system exercise.Keywords:Single-chip，AT89C51，Matrix keyboard，digital tube目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章课题概述 (1)1.1 课题概述 (1)1.2 课题要求 (2)第2章系统设计 (3)2.1 设计思路 (3)2.2 框图设计 (3)2.3 知识点 (3)2.4 硬件设计 (4)2.4.1 电路原理图 (4)2.4.2 元件选择 (5)2.4.3 PCB制版及效果 (9)2.5 软件设计 (10)2.5.1 程序流程图 (10)2.6 系统仿真及调试 (11)2.6.1 硬件调试 (11)2.6.2 软件调试 (11)2.6.3 软硬件调试 (11)结论 (11)参考文献 (14)附录 (15)第1章课题概述1.1 课题概述随着当今时代的电子领域的发展，尤其是自动化的控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正被智能化的单片机所取代。
目录1 引言 (2)2 4×4矩阵键盘控制LED工作原理及软硬件设计、仿真调试 (2)2.1 4×4矩阵式键盘识别显示系统概述 (2)2.2 4×4矩阵式键盘原理 (3)2.3 4×4矩阵式键盘控制LED显示方法 (3)2.4 电路设计及电路图 (3)2.5 4×4矩阵式键盘软件编程 (6)2.6 4×4矩阵式键盘软件仿真调试分析 (9)3 结论 (10)4参考文献 (10)1 引言随着现代科技日新月异的发展，作为新兴产业，单片机的应用越来越广。
单片机以其体积小、重量轻、功能强大、功耗低等特点而备受青睐。
键盘作为一种最为普遍的输入工具在单片机项目应用上显得尤为重要。
用MCS51系列的单片机并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0-P1.3 作输入线，以P1.4-P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的0-F序号。
2 4×4矩阵键盘控制LED工作原理及软硬件设计、仿真调试2.1 4×4矩阵式键盘识别显示系统概述矩阵式键盘模式以4个端口连接控制4*4个按键，实时在LED数码管上显示按键信息。
显示按键信息，省下了很多的I/O端口为他用，相反，独立式按键虽编程简单，但占用I/O口资源较多，不适合在按键较多的场合应用。
矩阵式键盘简介：矩阵式键盘又称行列键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。
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。
最常见的键盘布局如图1所示。
一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个P 口实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式，本设计就采用这个键盘模式。
2.2 4×4矩阵式键盘原理在占用相同的I／O端口的情况下，行列式键盘的接法会比独立式接法允许的按键数量多。
单片机课程设计报告课题名称行列式键盘学生姓名 xx所在班级 xx学生学号 xx指导教师 xx二○一五年一月目录第一章课程简介 (1)1.1 行列式键盘实现的功能 (1)1.2 技术指标 (1)第二章硬件设计 (2)2.1 最小系统简介 (2)2.1.1 主要管脚说明 (2)2.2 晶振 (3)2.3 行列式键盘的电路介绍 (4)2.4 共阳极数码管的介绍 (5)2.5 发光二极管的介绍 (6)第三章软件设计 (7)3.1 设计流程图 (7)3.2 程序流程图 (8)第四章调试 (9)4.1 硬件调试 (9)4.1.1 电路电源调试 (9)4.1.2 电路下载调试 (9)4.2 软件调试 (9)第五章总结 (10)5.1 课程设计总结 (10)第六章附录 (12)附录A 原理总图 (12)附录B 程序代码 (13)附录C 实物图 (17)第一章课程简介1.1 行列式键盘实现的功能4*4行列式键盘以STC89C52单片机为核心，主要由4*4行列式键盘电路、4位8段数码管显示电路、LED灯电路和数码管位驱动电路等组成，软件选用C语言编程，简洁易懂。
单片机将检测到的按键信号转换成数字量，由数码管显示4*4行列式键盘的行与列的数字信息。
功能如下：按下S1键，数码管显示11，LED灯亮第一个，同时蜂鸣器发出响声；按下S2键，数码管显示12，LED灯亮第二个，同时蜂鸣器发出响声；按下S3键，数码管显示13，LED灯亮第一个和第二个，同时蜂鸣器发出响声；以此类推，按下按键，数码管显示按键的行列坐标数值，LED灯依照8421编码规则进行亮灭，亮代表1，灭代表0，表示0-F这16个数，同时伴随蜂鸣器的响声；行列式键盘控制系统可以提高效率，是进行按键操作管理的有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身的要求。
并能正确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。
行列式键盘是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N个按键，并通过单片机，显示在LED数码管上。
课程设计报告设计名称：简易计算器姓名：学号：专业班级：院（系）：设计时间：2016.12.10设计地点：摘要：虽然现在科学计算器，已经得到了广泛的应用，但在某些地方，简易计算器，依然是主要的计算公具，如小学教学单位，市场，商店等。
并且随着科技的进步，我们已经告别了以前复杂的模拟电路，可以利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器呢。
本设计是以AT89C52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用4×4矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除4位带符号数字运算，并在LCD1602上显示操作过程。
关键词： AT89C52 LCD1602 计算器矩阵键盘一方案构思本设计可以采用两种方案，一种是以FPGA为核心处理芯片，配备相应的外设；另外一种是以AT89C52处理器，配备相应的外设。
1.1、方案一：采用FPGA控制FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件,自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达500万门/片以上,系统性能可达200MHz。
由于FPGA器件集成度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。
但是而基于 SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上 ,需外部存储器芯片 ,且使用方法复杂 ,保密性差，而其对于一个简单的计算器而言，实用FPGA有点大材小用，成本太高。
1.2、方案二：采用AT89C52单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（Micro Control Unit）。
通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。
因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机广泛用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单，实用方便，价格便宜等优点，而其中AT89C52以MCS-51为内核，是单片机中最典型的代表，应用于各种控制领域。
单片机实践简易计算器实验报告本次实验的目的是通过单片机实现一个简易计算器，实现加减乘除四则运算。
在实验过程中，我们使用了STC89C52单片机，通过编写程序实现计算器的功能。
实验步骤：1. 确定硬件电路连接我们需要确定硬件电路连接。
本次实验使用的是STC89C52单片机，需要将其与LCD1602液晶屏、4x4矩阵键盘、蜂鸣器等硬件连接。
具体连接方式如下：STC89C52单片机：P0口：连接LCD1602液晶屏的数据线D0-D7P1口：连接LCD1602液晶屏的控制线RS、RW、EP2口：连接4x4矩阵键盘的行线R1-R4P3口：连接4x4矩阵键盘的列线C1-C4P4口：连接蜂鸣器2. 编写程序接下来，我们需要编写程序实现计算器的功能。
程序主要分为以下几个部分：（1）LCD1602液晶屏初始化（2）4x4矩阵键盘扫描（3）计算器功能实现（4）LCD1602液晶屏显示结果3. 调试程序编写完程序后，我们需要进行调试。
在调试过程中，我们需要注意以下几点：（1）检查硬件连接是否正确（2）检查程序是否有语法错误（3）检查程序是否能够正常运行4. 实验结果经过调试，我们成功实现了一个简易计算器。
在使用过程中，用户可以通过4x4矩阵键盘输入数字和运算符，计算器会自动进行计算，并在LCD1602液晶屏上显示结果。
同时，计算器还具有清零、退格等功能，方便用户进行操作。
总结：通过本次实验，我们学习了单片机的基本原理和编程方法，掌握了如何使用单片机实现一个简易计算器。
同时，我们还学习了如何进行硬件电路连接和程序调试，提高了我们的实践能力和动手能力。
《单片机课程设计报告》教学院：专业班级：学号：学生：指导教师：时间：地点：单片机课程设计任务书一、课题名称单片机课程设计二、设计目的为了进一步巩固学习的理论知识，增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力，开始为期两周的单片机课程设计。
通过实训使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。
三、设计容设计基于51单片机的简易计算器系统电路，并以该电路为基础进行编程，要求能够实现0－99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
四、设计要求1、设计简易计算器，要求能对0－99之间的数进行加、减、乘、除运算。
2、用4×4的键盘作为输入设备。
3、用LED或LCD进行显示。
4、编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序。
5、对系统的进行综合和调试，使其具有对0－99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能。
6、编写课程设计的总结六、设计报告课程设计报告的基本容至少包括封面、正文、附录三部分。
课程设计报告要求统一格式，字体工整规。
1、封面封面包括“《单片机课程设计》课程设计报告”、班级、、学号以及完成日期等。
2、正文正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：（1）课程设计题目；（2）课程设计任务与要求；（3）设计过程（包括设计方案、设计原理、创新点以及采用的新技术等）；（4）方案的比较与论证；（5）硬件电路设计，各个模块的设计与器件的选择；（6）软件程序的设计与调试；（7）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法；技术实现技巧和创新点；作品存在的问题和改进设想等）；3．附录附录1：系统设计原理图附录2：系统硬件元器件清单附录3：系统的程序七、考核方式与成绩评定办法及格（60分～69分）、60分以下为不及格。
八、参考书目[1] 朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.：航空航天大学，1998[2] 广弟.单片机基础［Ｍ］.：航空航天大学，1994[3] 阎石.数字电子技术基础（第三版）. ：高等教育，1989[4] 廖常初.现场总线概述［J］.电工技术，1999.[5] 徐仁贵等编著.《单片微型计算机应用技术》.:机械工业.2001年2月第1版[6] 毅刚等编著.《单片机原理及应用》. ：高等教育.2004年1月第1版一、课程设计任务与要求设计基于51单片机的简易计算器系统电路，并以该电路为基础进行编程，要求能够实现0－99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能，并要求如下：1、设计简易计算器，要求能对0－99之间的数进行加、减、乘、除运算；2、用4×4的键盘作为输入设备；3、用LED或LCD进行显示；4、使用C语言编写无符号数加、减、乘、除运算、输入和显示的程序；5、对系统的进行综合和调试，使其具有对0－99之间的数进行加、减、乘、除运算的功能，还具有清零功能等；6、编写课程设计的总结。
二、设计方案与选择方案1、芯片1.1、方案构思本设计中的芯片可以采用两种方案，一种是以FPGA为核心处理芯片，配备相应的外设；另一种是以STC89C52处理器，配备相应的外设。
（1）方案一：采用FPGA控制FP GA是一种高密度的可编程逻辑器件，自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来，FPGA的集成密度和性能提高很快，其集成密度最高达500万门/片以上，系统性能可达200MHz。
由于FPGA器件集成密度高，方便易用，开发和上市周期短，在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用，并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。
但是基于SRAM编程的FPGA，其编程信息需存放在外部存储器上，需外部存储器芯片，且使用方法复杂，性差，而其对于一个简单的计算器而言，使用FPGA有点大材小用，成本太高。
（2）方案二：采用AT89C51单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（Micro Control Unit）。
通常由单块集成电路芯片组成，部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O 接口电路等。
因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机广泛应用于智能产品，智能仪表，测控技术，智能接口等，具有操作简单、实用方便、价格便宜等优点。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
1.2、方案比较与选择通过以上两种方案的论证和比较，从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑，最终选择了以AT89C51单片机作为中央处理单元进行计算器的设计，这样设计能够实现对六位整数、两位小数的加、减、乘、除的四则运算。
2、输入模块2.1、方案构思（1）方案一：采用独立式按键作为输入模块独立式按键输入模块，其特点是：直接用I/O口构成单个按键电路，接口电路配置灵活、按键识别和软件结构简单；但是当键数较多时，占用I/O口较多，比较浪费资源。
其原理图如图1所示。
图1 独立的功能按键图2 矩阵键盘输入（2）方案二：采用矩阵式键盘作为输入模块矩阵式按键输入模块，其特点是：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时，越节约I/O口，比较节省资源。
其原理图如图2所示。
2.2、方案比较与选择本设计中的输入模块使用的是矩阵键盘输入。
键盘输入预置用于计算，按键较多。
若是采用独立按键，需频繁按键，为软件设计增加负担，且操作界面不友好；若是采用矩阵式按键，可以方便地输入一个数值，使操作界面更具有人性化，且节约了宝贵的I/O口资源。
通过对比，故采用方案二作为系统输入模块。
3、显示模块3.1、方案构思（1）方案一：采用LED数码管静态显示采用LED数码管的静态显示，其特点是：其亮度较高；这种显示方式接口，编程容易且管理简单；不足的是，占用的I/O的线资源较多。
如果采用单片机或CPLD/FPGA来控制的话，势必存在浪费I/O口资源的问题。
如图3所示。
图3 4位数码管静态显示（2）方案二：采用LED数码管动态显示采用LED数码管的动态显示，其特点是：其亮度比静态显示的亮度要差一些；但其电路比较简单，适合于显示位数较多的情况。
如图4所示。
图4 4位数码管的动态显示（3）方案三：采用LCD1602液晶显示采用LCD1602液晶显示，其特点是：可以调节其背光亮度，这种显示方式接口，编程虽然有些麻烦，但管理较方便，占用的I/O口资源线也不多。
3.2、方案比较与选择本设计中的显示模块使用的是LCD1602液晶显示。
在计算器运算中，需显示的数字、符号较多，按很据个方面的特点，而后可以发现LCD 液晶显示，虽然在价格上的确是稍贵于LED数码管；但数码管在硬件设计电路中，会因线太多、线路复杂而过于繁琐，则舍弃LED数码管，选择LCD液晶显示。
通过对比，故采用方案三作为系统显示模块。
三、整体方案原理框图1.1硬件与软件系统设计依据系统分析及实现功能，硬件小系统方框图如图1所示：图5依据系统硬件设计，软件系统主要包括：单片机控制程序模块：作为系统的主控制程序模块，用KeilC编程控制其他程序模块的协调工作；键盘程序模块：用来输入用户的功能，使单片机完成相应的控制功能；液晶显示模块：使用字符型液晶显示器显示用户的选择。
1.2 单片机模块单片机控制主程序流程图如下：图6单片机外围扩展电路程序模块为了节约成本，本设计中液晶显示模块与单片机之间采用模拟口线的方式控制，键盘与单片机之间采用扫描的工作方式。
键盘程序流程图（扫描方式）键盘程序流程图如下所示：LCM程序流程图如下所示：图8本设计的软件系统分别用伟福E6000和KeilC编写及编译。
4*4键盘程序模块用汇编语言和C语言编写，实现直接从P2口扫描得到键盘码，并采用查询方式得到与之对应的LCD 字型码，在LCD上显示出来。
四、单元电路设计1.1键盘输入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。
为此，我们引入了矩阵键盘的应用，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5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。
图9 键盘布局图图10 矩阵键盘部电路图键盘上的每一个按键都有一个键值。
给键赋值的最直接办法是将行、列线按二进制顺序排列，当某一键按下时，键盘扫描程序执行到给该列置低电平0，若读出各行状态为非全1，这时的行、列数据组合成键值。
键盘键值从左到右、从上到下依次是77，7B，7D，7E；B7，BB，BD，BE，…，E7，EB，ED，EE。
这种负逻辑表示往往不够直观，因而采用行、列线加反向器或软件求反的方法将键盘改成正逻辑。
这时，键值依次为88，84，82，81；48，44，42，41，…，18，14，12，11。
不论是正逻辑还是负逻辑，这种键值表示方式分散度在且不等距，用于指令不太方便。
对于不是4*4或8*4或8*8键盘，使用也不容易，故在许多场合下，采用依次排列键值的方法。
这时的键值与键号相一致。
1.2 单片机控制MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。
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，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以进行很快地实现运算功能。
图11 单片机控制电路的时钟电路和复位电路LCD1602显示图12 LCD1602显示1602点阵字符液晶模块(LCM)引脚及功能1脚(V DD/V SS)：电源5V±10%或接地。
