基于51单片机的简易计算器设计

基于51单片机的计算器设计2015年5月1日目录摘要 (3)一、前言 (4)1)主要的问题及目标： (4)2)针对上述目标，做出以下的设计： (4)3)系统设计依据： (4)二、系统方案设计 (5)1.方案一 (5)2.方案二 (5)三、理论分析与计算 (6)四、系统电路设计 (7)1.显示模块 (7)2.输入模块 (7)3.控制模块 (8)4.元器件的选择 (9)5.特殊器件的简介 (9)6.各单元模块的连接 (9)五、系统软件设计 (10)1.设计原理 (10)2.程序结构框图 (10)3.程序流程框图 (11)六、系统测试 (14)1．测试方法 (14)2．计算器功能测试 (14)3．测试结果分析 (14)七、结束语 (15)1.心得感悟 (15)2.改进的设想 (15)八、附录 (15)1.系统设计图 (15)2.设计程序 (15)摘要电子计算器是日常生活中常用的电子计算仪器，他广泛应用于超市、大中型商场、大小企业与学校中。

具有精度高。

体积小、应用范围广泛、易于操作等优点。

本作品以MCS-51系列中的AT89C51单片机为核心，能够实现单步加、减、乘、除运算。

该系统通过检测矩阵键盘扫描，判断是否按键，实现对4*4键盘扫描进行实时的按键检测，并把检测数据存储下来。

经数据转换把数值送入lcd1602液晶屏显示。

整个计算器系统的工作过程为：首先存储单元初始化，显示初始值和键盘扫描，判断按键位置，查表得出按键值，单片机则对数据进行储存与相应处理转换，之后送入lcd1602显示。

整个系统可分为三个主要功能模块：功能模块一，实时键盘扫描；功能模块二，数据转换为了数码管显示；功能模块三，lcd1602显示。

能实现6位或6位以内的精确运算，若输出数据超过6位则会以科学计数法显示。

关键词：AT89C51单片机；计算器；加减乘除；矩阵键盘；液晶屏一、前言本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果；设计电路采用STC89C51单片机为主要控制电路，显示采用1602LCD显示；软件方面使用C语言编程。

基于51单片机的计算器设计计算器作为一种常用的电子设备，广泛应用于各个领域。

在本文中，我们将基于51单片机来设计一个简单的计算器，并对其进行详细介绍。

一、设计目标我们所设计的计算器需要具备以下功能：1.实现基本的算术运算，包括加、减、乘、除等；2.具备显示功能，能够将输入和运算结果以数字的形式显示在液晶屏上；3.提供清零和删除功能，方便计算器的操作；4.具备较高的计算精度和稳定性。

二、硬件设计计算器的硬件设计主要包括键盘输入、液晶屏输出和计算程序控制三个部分。

1.键盘输入为了简化设计的复杂度，我们采用矩阵键盘来实现输入功能。

矩阵键盘由多个行和多个列交叉连接而成，通过扫描行和列的方式来检测键盘输入的按键信息。

2.液晶屏输出我们选择16x2字符液晶显示屏来作为计算结果的输出设备。

这种液晶屏可以显示16个字符，每个字符由5x8像素点阵组成，具备较好的显示效果。

3.计算程序控制我们将基于51单片机来编写计算器的计算程序，并通过电路连接键盘输入和液晶屏输出设备。

通过读取键盘输入的按键信息，计算程序能够判断用户输入的数字和操作符，并进行相应的计算操作。

最后，计算结果将以数字的形式显示在液晶屏上。

三、软件设计计算器的软件设计主要包括键盘扫描与输入处理、计算程序控制和液晶屏显示三个模块。

1.键盘扫描与输入处理通过循环扫描矩阵键盘的行和列，可以得到按键信息。

根据按键信息的不同，我们可以判断用户输入的数字和操作符，并将其传递给计算程序模块进行处理。

同时，我们需要对一些特殊按键（如清零和删除）做特殊处理。

2.计算程序控制计算程序模块将根据键盘输入的数字和操作符，进行相应的算术运算。

我们可以采用栈的数据结构来处理运算符和运算数，以实现复杂的算术运算。

3.液晶屏显示计算结果将以数字的形式显示在液晶屏上。

我们可以通过51单片机的GPIO口控制液晶显示屏的操作，包括写入指令和写入数据。

通过设定光标位置及写入数字数据，可以将计算结果显示在液晶屏的指定位置上。

基于51单片机的简易计算器论文设计摘要：计算器是一种常见的电子设备，用于数学计算。

随着科技的迅速发展，计算器不再是一种巨大且笨重的机械设备。

相反，它们变得迷你、便携且功能强大。

本论文旨在设计和实现一种基于51单片机的简易计算器。

该设计利用了51单片机的优点，如低功耗、成本低廉和易于学习等特点。

本论文介绍了设计和实现的过程，包括硬件电路设计、软件程序编写以及性能测试等方面。

1.引言计算器广泛应用于日常生活和学习中，人们常常需要进行加减乘除等简单的数学计算。

为了提供便捷的计算功能，传统计算器使用专用的集成电路设计。

然而，这种计算器成本较高，体积较大，且功能有限。

为了满足市场需求，我们设计了一款基于51单片机的简易计算器。

2.硬件电路设计2.1键盘模块键盘模块采用矩阵键盘设计，包括数字键0-9、运算符键+、-、*、/以及等于键=。

采用矩阵建构可以减少IO口资源的使用，并简化设计。

2.2显示模块显示模块采用液晶显示器，能够清晰地显示数字、运算符和结果。

为了实现更好的用户交互体验，还可以添加背光模块。

2.3控制电路控制电路由51单片机和其他常用电子元件组成，可以通过编程控制键盘的输入和显示模块的输出。

其中，51单片机充当了控制中心的作用，负责接收键盘输入、解析用户命令、进行数学计算和控制显示模块的显示。

2.4电源电路电源电路用于提供稳定的电源给整个计算器系统。

电源电路由电池、稳压电路和滤波电路组成，能够为计算器提供稳定的电压和电流。

3.软件程序设计软件程序设计是整个计算器系统的核心。

主要功能包括接收键盘输入、解析输入、进行数学计算、控制显示模块的显示和处理异常情况。

3.1键盘输入接收软件程序通过扫描键盘矩阵来接收键盘输入。

当用户按下一些键时，软件程序会检测到相应的按键信号，并将其转换为数值或运算符。

3.2输入解析软件程序能够解析用户的输入，判断用户输入的是数字还是运算符，并将其保存在相应的变量中。

同时，软件还可以处理异常输入，如除以零等情况。

No：毕业设计说明书题目：基于51单片机简易计算器的设计系别：自动化工程系专业：机电一体化技术*名：***学号： ************指导老师：***职称：副教授2013年6月简易计算器是一种非常广泛日常工具，对现代社会越来越流行。

它可以进行一些简易的计算。

本系统提供详细的时、分、秒、年、月、日的时间信息，同时还可进行简易的计算信息，还具有时间校准等功能。

该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。

本系统硬件部分由AT89S52单片机、LCD1602液晶屏、键盘、指示灯系统等部分构成。

软件部分在keil环境下用C51语言编写，包括时间设置、时间显示、简易计算显示等。

关键字：AT89S52；液晶屏LCD1602；键盘Simple calculator is a very broad everyday tool for modern society is more and more popular. It can carry on some simple calculation. This system provides detailed, minutes and seconds, year, month, day time information, and at the same time but also for simple calculation information, but also has time calibration etc. Function. This circuit AT89S52 SCM as the core, power consumption is small, can be in 3 V of low-pressure work, voltage can choose 3 ~ 5 V voltage power supply. This system hardware part AT89S52 SCM by LCD1602 LCD screen, keyboard, indicator system, part. Software in under the environment of keil with C51 language, including time set, time display, simple calculation shows, etc. In the programming process found on existing knowledge to finish writing task difficult, the teachers and students of help to finish the program part of the code.Keyword：AT89S52；AT89S52 devices; LCD1602 LCD screen; keyboard引言众所周知单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

基于51单片机简易计算器课程设计报告
基于51单片机简易计算器课程设计报告
1. 研究背景
•计算器是人们日常生活和工作中常用的工具之一。

•通过设计简易计算器，可以加深学生对51单片机的理解和应用。

2. 目标和需求
•设计一个基于51单片机的简易计算器，能够进行基本的四则运算和开方运算。

•要求计算器能够显示输入和计算结果。

•要求计算器具备简单的界面和操作。

3. 设计方案
•使用51单片机作为计算器的控制核心。

•通过键盘输入数字和运算符，并显示在液晶屏上。

•根据输入的运算符，进行相应的计算，并将结果显示在液晶屏上。

4. 硬件设计
•使用51单片机作为主控芯片。

•连接液晶屏模块，用于显示输入和计算结果。

•连接键盘模块，用于输入数字和运算符。

5. 软件设计
•使用C语言进行编程。

•设计主程序，包括初始化、输入处理和计算输出等功能。

•设计函数，实现基本的四则运算和开方运算。

6. 实验结果
•成功设计并实现了基于51单片机的简易计算器。

•可以正常进行基本的四则运算和开方运算。

•输入和计算结果能够准确显示在液晶屏上。

7. 总结与展望
•通过设计这个简易计算器，学生对51单片机的理解和应用能力有了提高。

•下一步可以考虑增加更多的功能，如科学计算和数据存储等。

以上是本次基于51单片机简易计算器课程设计的报告。

通过这个实验，学生对51单片机的应用能力得到了提升，进一步增强了对计算器的理解。

在未来的课程设计中，可以进一步拓展功能，提升计算器的实用性和功能性。

2013 - 2014 学年＿一＿学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称＿＿基于51单片机的简易计算器设计＿2013 年12 月27 日四、实验内容2、实验内容（一）、总体硬件设计本设计选用AT89C52单片机为主控单元。

显示部分：采用六位LED动态数码管显示。

按键部分：采用2*8键盘；利用2*8的键盘扫描子程序，读取输入的键值。

（二）、键盘接口电路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，而是采用矩阵键盘的方案。

矩阵键盘采用两条I/O 线作为行线，八条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2×8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2所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口和另一个P口的两个管脚实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。

矩阵键盘布局图：矩阵键盘内部电路图如下图所示：（三）、LED显示模块本设计采用LED数码显示来显示输出数据。

通过D0-D7引脚向LED写指令字或写数据以使LED实现不同的功能或显示相应数据。

（四）运算模块（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，可以很快地实现运算功能。

基于单片机的简易计算器设计摘要 (3)关键字：80C51 LCD1602 4*4矩阵键盘计算器 (3)第一章绪论 (5)1.1系统开发背景 (5)1.2系统开发意义 (5)1.3设计目的 (5)1.4设计任务 (5)第二章单片机发展现状 (7)2.1目前单片机的发展状况 (7)2.1.1单片机的应用场合 (7)2.2计算器系统现状 (8)2.3简易计算器系统介绍 (9)第三章系统硬件设计及说明 (9)3.1系统组成及总体框图 (11)3.2AT89S52单片机介绍 (11)3.3其它器件介绍及说明 (13)3.3.1 LCD1602液晶显示 (13)3.3.2 4*4矩阵扫描按键 (18)第四章 PROTEUS模拟仿真 (19)第五章系统硬件设计及说明 (21)第六章软件设计 (22)6.1汇编语言和C语言的特点及选择 (22)6.2源程序代码 (22)摘要近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，但仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构、软硬件结合，来加以完善。

计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一。

可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算机，基于这样的理念，本次设计主要以80C51单片机为控制芯片，用C语言进行编程实现，通过4*4矩阵键盘控制，输出用液晶屏LCD1602显示，该计算器可以实现一般的加减乘除四则混合运算。

关键字：80C51 LCD1602 4*4矩阵键盘计算器第一章绪论1.1 系统开发背景随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。

电子产品的更新速度快就不足惊奇了。

计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。

如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。

51单片机简易计算器设计报告(一)背景介绍在数字化时代，计算器作为一种简单易用的工具，越来越得到人们的关注和热爱。

而基于51单片机的简易计算器，不仅可以成为一种学习电子技术的手段，还具有满足简单计算需求的实用性。

设计思路本计算器采用键盘输入和数码管输出的电路设计，为用户提供加、减、乘、除、小数点、退位以及等于等功能。

1.键盘输入采用矩阵键盘的方式，将所有按键按行列排列，并利用51单片机中断方式来读取键值。

2.计算处理通过编写相应的程序代码，计算出用户输入的两个数值及操作符的结果，并将结果存储在数据缓存器中，最后将其输出至数码管。

3.数码管显示根据计算结果的数据类型，将其经过相应的转换处理后，通过数码管将结果输出至用户。

设计技术1.软件编写软件编写方面，采用汇编语言进行编写，代码总长度为2.2KB 左右。

其中，以中断方式读取键值、实现数值存储与判断、计算处理、数码管的结果输出等作为关键点进行编写。

2.硬件搭建硬件搭建方面，需要按照电路图进行搭建，并将51单片机与相关周边电路进行连接。

根据设计思路，将键盘、数码管、电源、指示灯等设备按照需求进行连接。

可改进之处虽然 51单片机的简易计算器的搭建能够满足基本计算需求，但其在以下几方面还有可改进之处：•添加计算科学函数，如三角函数、对数函数等。

•改进操作方式，使其更加符合人体工程学原理。

•添加储存器，使用户能够将计算结果进行存储和调用。

总结通过本次对基于51单片机的简易计算器的设计与实现，我们深入了解了电子技术的基本概念和硬件搭建原理，并了解到了简单嵌入式系统的工作原理。

虽然该计算器在功能和效率方面还有待改进，但对于初学者来说，其对于电子技术的学习和实验还是很有价值和意义的。

•编写的汇编代码过于繁琐，可考虑使用高级语言编写以提高效率和易读性。

•在电路搭建时需注意布线的合理性，尽量避免出现干扰和信号损失的问题。

综上所述，基于51单片机的简易计算器的设计和实现虽存在一些不足，但还是很有价值的。

基于51单片机的简易教学计算器设计设计目的：本设计旨在基于51单片机实现一个简易的教学计算器，可以进行基本的四则运算，并具备一些辅助功能，帮助学生进行数学计算和学习。

设计要求：1.显示器：使用液晶显示器（LCD）来显示操作数和计算结果。

2.键盘输入：设计一个按键矩阵作为输入设备，用于输入数字和操作符。

3.四则运算：实现加法、减法、乘法和除法四种基本运算。

4.辅助功能：提供开平方、取倒数等辅助功能。

5.界面友好：界面清晰、操作简单。

硬件设计：1.51单片机（AT89C52）：作为计算器的核心芯片，控制程序运行和与外围设备的交互。

2.液晶显示器（LCD）：用于显示操作数和计算结果。

3.按键矩阵：用于输入数字和操作符。

4.运算模块：用于进行四则运算和辅助功能计算。

软件设计：1.系统初始化：初始化51单片机和LCD屏幕，设置键盘矩阵的引脚。

2.输入处理：通过按键矩阵检测用户输入，并将输入的字符存储在缓冲区中。

3.表达式计算：根据用户输入的表达式，通过逆波兰表达式算法将其转换为后缀表达式，并进行计算得到结果。

4.显示结果：将计算结果显示在LCD屏幕上。

5.辅助功能：根据用户选择的辅助功能，进行相应的计算，并显示结果。

6.重置功能：提供清零功能，将计算器的状态和显示结果重置。

操作流程：1.系统初始化：开机时，系统进行初始化，屏幕显示“计算器”字样。

2.输入操作数和操作符：用户通过按键矩阵输入操作数和操作符。

3.计算结果：用户输入“=”符号后，计算器根据输入的表达式进行计算，并将结果显示在LCD屏幕上。

4.辅助功能：在计算结果显示完成后，用户可选择进行辅助功能，如开平方、取倒数等操作。

5.重置功能：用户可通过按下“C”键进行重置，将计算器状态和显示结果清零。

总结：本设计基于51单片机实现了一个简易的教学计算器，具备基本的四则运算功能和一些辅助功能。

其使用液晶显示器作为显示设备，利用按键矩阵进行输入操作，通过逆波兰表达式算法进行计算，并将结果显示在屏幕上。

电气与电子信息工程学院单片机课程设计设计题目：简易电子计算器专业班级： 12级电信（1）班学号： *************名：**指导教师：章磊艾青设计时间：2014/06/03～2014/06/13 设计地点：K2—407课程设计任务书2013 ～2014 学年第2学期学生姓名：杨峥专业班级：电子信息工程技术（专）2012（1）班指导教师：艾青、章磊工作部门：电气学院电信教研室一、课程设计题目：单片机课程设计1. 出租车计价器系统设计2. 医院住院病人呼叫器的设计3. 作息时间控制器4. 数字温度计的设计5. 火灾报警器的设计6. 电子密码锁7. 电子计算器8.学生自选二、课程设计内容1. 以单片机为核心器件，构造系统；2. 熟悉、掌握各种外围接口电路芯片的工作原理和控制方法；3. 熟悉、掌握单片机汇编语言的软件设计方法；4. 熟悉、掌握印刷电路板的设计方法；5. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；6. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；7. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。

三、进度安排2．执行要求智能电子产品设计制作共8个选题，每组不超过7人，为避免雷同，在设计中每个同学所采用的方案不能一样。

四、基本要求（1）进行方案论证并根据要求确定系统设计方案；（2）绘制系统框图和电气原理草图，程序流程图；（3）对相关电路进行电路参数计算和元器件选择；（4）进行软件汇编并调试；（5）利用Proteus和Keil uVision2对系统进行联调；（6）绘制系统原理总图，列出原器件明细表；（7）画出软件框图，列出程序清单；（8）写出使用说明书；（9）对设计进行全面总结，写出课程设计报告。

五、课程设计考核办法与成绩评定第1章方案的选择与概述1. 单片机概述当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。