基于单片机的数字计算器设计

湖南理工学院南湖学院

单片机应用系统设计报告

姓 名

学 号

同 组 者

系 别

专 业 电子信息工程

班 级 09电信1班

完成时间

湖南理工南湖学院机电系 09电信 罗树英 基于单片机数字计算器设计

设计题目：单片机数字计算器硬软件设计

摘要

本设计是基于51系列的单片机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3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。

设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用5位7段共阴极LED静态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。

引言

简易计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。

单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，数字计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。

关键词：单片机 计算器 AT89c51芯片 74LS164

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湖南理工南湖学院机电系 09电信 罗树英 基于单片机数字计算器设计

目 录

单片机应用系统设计报告 -------------------------------------------------------------------------------------- 0

一、 方案设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

1.1单片机系统开发与应用工程实习计报告 -------------------------------------------------------- 3

1.2 系统分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 3

1.3 系统设计 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4

二、系统的硬件设计 --------------------------------------------------------------------------------------------- 5

2.1 主控制器 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 5

2. 2 键盘电路 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 9

2. 3 其他电路设计 ---------------------------------------------------------------------------------------- 10

三、 系统的软件设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 12

3. 1 主程序 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 12

3. 2读键子程序设计 ------------------------------------------------------------------------------------- 12

3. 3 定时查键的程序设计 ------------------------------------------------------------------------------- 13

3.4 LED显示程序设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 14

3.5 数字送显示缓冲程序设计 ------------------------------------------------------------------------- 15

四、 系统的测试 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 15

4.1 Keil C51单片机软件开发系统 ------------------------------------------------------------------ 15

4.2 proteus的操作 -------------------------------------------------------------------------------------- 15

4.3 软件的可靠性设计 ---------------------------------------------------------------------------------- 16

五、 总结 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17

六、 同组分工 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 18

七、参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 附录1 原理图 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 附录2 源程序清单 -------------------------------------------------------------------------------------------- 19

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湖南理工南湖学院机电系 09电信 罗树英 基于单片机数字计算器设计

一、 方案设计

1.1单片机系统开发与应用工程实习计报告

1. 设计要求

本次课程设计，我选择的课题是单片机数字计算器设计，设计任务为：

1. 扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零

2. 使用五位数码管接口电路

3. 完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）；

4. 实现低于三位小于255数字的连续运算；

5. 使用keil C软件编写程序；

6. 最后用ptoteus仿真;

7. 具有较强的抗干扰能力；

8. 体积小、功耗低，便于嵌入其他系统。

2. 项目要求

基于 AT89S52 单片机的简易计算器，采用 12MHZ 晶振。设计要求如下：

（1）计算器至少能正常显示 8 位数。

（2）卡机时，显示 0。第一次按下时，显示 D1；第二次按下时，显示 D1D2。

（3）计算器能对整数进行简单的加、减、乘、除四则运算，在做除法时能自动舍去 小数部分。

（4）运算结果超过可显示的位数时能进行出错提示。

1.2 系统分析

1. 总体设计

计算器以 AT89S52 单片机为核心芯片，通过扫描键盘来得到数据，另外通过 CPU 将得到的数据按要求进行运算并将结果送到显示电路进行显示。

2. 框图设计

基于 AT89S52 单片机的简易计算器由电源电路、单片机主控电路、按键电路、显 示电路和复位电路几部分组成，框图组成如图 2-1 所示。

图 2.1基于 AT89S52 单片机的简易计算器系统框图

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湖南理工南湖学院机电系 09电信 罗树英 基于单片机数字计算器设计

3. 知识点

本项目需要通过学习和查阅资料，掌握和了解如下知识： 1 电源原理及设计。 ○

2 单片机复位电路工作原理及设计。 ○

3 单片机晶振电路工作原理及设计。 ○

4 按键电路的设计。 ○

5 驱动电路的设计。 ○

6 七段数码管的特性及使用。 ○

7 AT89S52 单片机引脚。 ○

8 单片机 C 语言及程序设计。 ○

1.3 系统设计

1. 电路原理图如下：

图 1.1 电路原理图

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