基于51单片机的计算器的设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析....................................................1

2设计方案遴选....................................................1

单片机的选择...............................................1

显示方式的选择.............................................1

按键的选择.................................................2

系统框图设计...............................................2

3产品硬件设计....................................................2

STC89C52RC单片机核心电路设计...............................2

按键电路设计...............................................3

LCD1602液晶显示模块电路....................................4

4产品软件设计....................................................6

主程序流程图...............................................6

程序清单...................................................7

5产品使用说明....................................................7

产品装配图.................................................7

产品使用说明...............................................8

6产品设计技术标准................................................8

7参考资料........................................................8

附录...............................................................9

附录1元器件清单...............................................9

附录2电路原理图..............................................10

附录3PCB设计图..............................................11

附录4产品实物图..............................................12

附录5主程序代码..............................................13

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基于51单片机的计算器的设计与制作

1产品功能分析

计算器是一种用于进行数学运算的便携式电子设备。以下是常见计算器的

产品功能分析：

1、基本数学运算：计算器可以进行基本的数学运算，包括加法、减法、

乘法和除法等。

2、复杂运算：除了基本的四则运算，一些高级计算器还能进行复杂的运

算，如开平方、立方根、指数运算、对数运算等。

3、记忆功能：计算器可以存储若干个结果或中间值，以便后续使用。

4、统计功能：某些计算器可以进行简单的统计分析，如平均值、标准

差、求和等。

5、数据输入输出：计算器通常提供数码显示屏或者液晶屏来显示运算结

果，同时可以使用按键或者触摸屏进行数据输入。

2设计方案遴选

单片机的选择

经过精心研究，我们决定采用MCS-51单片机作为我们的核心操作机，并

且在此基础上，我们还将增加一些额外的外部接口，从而更好地完成我们的计

算机设备。stc89c52单片机是一种具有多种功能的单片机，它由CPU、程序存

储器（ROM）、数据信息寄存器、时序器/计数器、串行接口、以及可程序设计

的中断接口组成，此外，还拥有三大总线：数据传输、地理位置传输以及控制

传输。

显示方式的选择

LCD1602是一种具备高性价比的工业级液晶显示器，它的特点之一就是16

列2行，每列包含32个字符，而1602仅仅包含16*2个字符，因此，LCD1602

的显示性能更加出色，它的特殊的设计，比LCD1602更加精细，更加便捷。

1

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按键的选择

选择矩阵按键，可以通过比较少的IO实现对多个按键的控制,节省IO

口。

系统框图设计

根据产品的功能和指示要求，本系统选用以MCS-51单片机为主控机。通

过扩展外围接口电路的方式，实现对计算器的设计，如图1所示。

电源

显示电路

STC89

晶振电路C52

单片机

按键控制

运算控制

电源开关

图1系统框图设计

3产品硬件设计

STC89C52RC单片机核心电路设计

通过应用STC89C52单片机，可以有效地利用控制技术，从而提升系统的

效率和稳健性，达到预期的性能目标。单片机的独特之处：操纵简易、操纵迅

速、操纵灵活。

2

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图2单片机核心电路设计

按键电路设计

为了满足复杂的应用场景，我们选择了4*4矩阵式键盘，它们具有更好的

集成度和更高的精度，而且与传统的独立式操作相比，它们的接口更加灵活，

不会消耗太多的I/O端口资源。此外，它们还具有更高的稳定性和更强的抗干

3

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扰性，如图3所示。

图3按键电路设计

LCD1602液晶显示模块电路

LCD显示器（LCD）是一种具有极高功耗的显示设备，它的应用范围十分广

泛，从电子表、电脑、数码相机到液晶TV，它都可以满足人们对清晰度的需

求，并且具有极高的可靠性和可操作性。使用总线和排阻进行简化连接方式，

能够更加直观的看到结果，并且美化了设计。为了更好地显示计算器的信息，

我们采用液晶显示屏LCD，以便更加直观地查看结果，同时也保证了设计的美

观性，我们将总线和排阻简化连接方式，如图4所示。

4

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图4液晶显示电路模块

5

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4产品软件设计

主程序流程图

图5主程序流程图

6

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程序清单

5产品使用说明

产品装配图

：LCD液晶显示器

：STC89C52RC芯片

：电源开关

：按键控制

图6产品装配图

7

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产品使用说明

1、使用前检查产品是否完好安全，准备好相关的材料。

2、打开产品开关，连接好电脑烧入程序。

3、进行简单的加减乘除运算。

4、不使用时，收好设备，放置干燥平稳处。

6产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求；

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求；

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修；

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范。

7参考资料

[1]实用电子电路大全[M].2004,28-36

[2]单片机典型系统设计实例精讲[M].2006,69-88

[3]基于单片机的智能系统设计与实现[M].2005,35-38

[4]单片机原理与应用技术[M].2006,14-16

[5]新编单片机原理与应用[M].2003,78-86

8

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附录

附录1元器件清单

9

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附录2电路原理图

10

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附录3PCB设计图

11

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附录4产品实物图

12

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附录5主程序代码

#include<reg52.h>

#include<stdio.h>

#include<string.h>

#include<stdlib.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

floatnum1;

floatnum2;

ucharjjcc;

ucharLcd_Str[17];

ucharNum_str[17];

ucharLcd_num2_add=0;

ucharLcd_dis1_i=0;

ucharLcd_num1_i=0;

ucharLcd_num2_i=0;

ucharDian_i=0;

sbitrs=P1^0;

sbitrw=P1^1;

sbite=P1^2;

voiddelay_uint(uintq)

{

while(q--);

}

voidwrite_com(ucharcom)

{

rs=0;

rw=0;

P0=com;

delay_uint(25);

e=1;

delay_uint(100);

e=0;

}

voidwrite_data(uchardat)

{

rs=1;

rw=0;

P0=dat;

delay_uint(25);

13

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e=1;

delay_uint(100);

e=0;

}

voidDis_str(ucharadd,uchar*p)

{

write_com(add);

while(*p>0)

{

write_data(*p);

p++;

}

}

voidinit_1602()

{

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_com(0x01);

}

voiddelay_1ms(uintq)

{

uinti,j;

for(i=0;i<q;i++)

for(j=0;j<120;j++);

}

ucharKey_io;

ucharkey_new;

ucharkey_can;

ucharKey_D_bit;

voidkey(void)

{

key_can=18;

P3=0xf0;

Key_io=P3;

if(Key_io!=0xf0)

{

Key_io|=0x0f;

P3=Key_io;

14

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Key_io=P3;

if(key_new==0)

{

key_new=1;

switch(Key_io)

{

case0x7e:key_can=10;break;

case0x7d:key_can=0;break;

case0x7b:key_can=11;break;

case0x77:key_can=15;break;

case0xbe:key_can=7;break;

case0xbd:key_can=8;break;

case0xbb:key_can=9;break;

case0xb7:key_can=14;break;

case0xde:key_can=13;break;

case0xdd:key_can=6;break;

case0xdb:key_can=5;break;

case0xd7:key_can=4;break;

case0xee:key_can=12;break;

case0xed:key_can=3;break;

case0xeb:key_can=2;break;

case0xe7:key_can=1;break;

}

}

}

else

{

key_new=0;

}

}

ucharXS_JG(ucharadd,floatn)

{

ucharlen,p=0;

memset(Lcd_Str,0,16);

sprintf(Lcd_Str,"%e",n);

while(Lcd_Str[p]!='e')

{

p++;

}

if(Lcd_Str[p+2]==0x30&&Lcd_Str[p+3]<0x37)

{

sprintf(Lcd_Str,"%f",n);

15

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len=strlen(Lcd_Str);

while(len)

{

if(Lcd_Str[len-1]=='.')

{

Lcd_Str[len-1]=0;

break;

}

len--;

}

}

else

{

while(p)

{

if(Lcd_Str[p-1]=='.')

{

Lcd_Str[p-1]='';

break;

}

p--;

}

}

Dis_str(add,"");

Dis_str(add,Lcd_Str);

returnlen;

}

voidfuhao(uchars)

{

if(jjcc<5)

{

if(jjcc==0)

{

Num_str[Lcd_dis1_i]=s;

Lcd_dis1_i++;

Lcd_num2_add=Lcd_dis1_i;

}

else

{

if(Num_str[Lcd_num2_add]==0)

16

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Num_str[Lcd_dis1_i-1]=s;

}

Dis_str(0x80,Num_str);

}

if(jjcc==5)

{

Lcd_dis1_i=4;

Lcd_num2_i=0;

Lcd_num2_add=4;

memset(Num_str,0,16);

Num_str[0]='A';

Num_str[1]='n';

Num_str[2]='s';

Num_str[3]=s;

Dis_str(0x80,"");

Dis_str(0x80,Num_str);

}

}

voidmain(void)

{

init_1602();

write_data('0');

memset(Num_str,0,16);

while(1)

{

key();

delay_1ms(10);

if(key_can<18)

{

delay_1ms(30);

switch(key_can)

{

case11:

if(Num_str[Lcd_num2_add]<=0x39&&Num_str[Lcd_num2_add]>=0x30)

num2=atof(Num_str+Lcd_num2_add);

else

break;

Lcd_num2_i=0;

17

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switch(jjcc)

{

case1:num1+=num2;

break;

case2:num1-=num2;

break;

case3:num1*=num2;

break;

case4:num1/=num2;

break;

}

XS_JG(0xc0,num1);

Dis_str(0x80+Lcd_dis1_i,"=");

jjcc=5;

break;

case12:if(Num_str[0]==0||Lcd_num2_i>0)

break;

fuhao('+');

jjcc=1;Dian_i=0;

break;

case13:if(Num_str[0]==0||Lcd_num2_i>0)

break;

fuhao('-');

jjcc=2;Dian_i=0;

break;

case14:if(Num_str[0]==0||Lcd_num2_i>0)

break;

fuhao('*');

jjcc=3;Dian_i=0;

break;

case15:if(Num_str[0]==0||Lcd_num2_i>0)

break;

fuhao('/');

jjcc=4;Dian_i=0;

break;

case10:if(Dian_i==0&&(Lcd_num1_i!=

0||Lcd_num2_i!=0))

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{

Dian_i++;

Num_str[Lcd_dis1_i]='.';

Lcd_dis1_i++;

Dis_str(0x80,Num_str);

}

break;

case16:jjcc=0;

Dis_str(0x80,"0");

Dis_str(0xc0,"");

case17:if(Lcd_dis1_i==0)

break;

if(((Num_str[Lcd_dis1_i-

1]<=0x39&&Num_str[Lcd_dis1_i-1]>=0x30)||Num_str[Lcd_dis1_i-

1]=='.')&&jjcc!=5)

{

if(Num_str[Lcd_dis1_i-1]=='.')

{Dian_i=0;}

else

{

if(jjcc==0)

{

Lcd_num1_i--;

}

else

{

Lcd_num2_i--;

}

}

Lcd_dis1_i--;

Lcd_num2_add=Lcd_dis1_i;

Num_str[Lcd_dis1_i]=0;

Dis_str(0x80,"");

Dis_str(0x80,Num_str);

}

if(Lcd_dis1_i==0)

write_data('0');

19

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break;

default:if(key_can<10&&Dian_i<7)

{

if(jjcc==5)

{

jjcc=0;

Lcd_dis1_i=0;

Lcd_num1_i=0;

Lcd_num2_i=0;