西电工程设计报告——基于51单片机的简易计算器设计(3)

根据第提出的系统设计方案，结合以上三条原则，确定了系统硬件的设计。计算器主要由以下一些功能模块构成：非编码键盘模块、LCD液晶显示屏模块等。

该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。AT89S52 单片机与LCD液晶显示屏显示电路是整个电路的核心，它们实现系统的功能要求。

简易计算器主要包括：键盘电路，显示电路。 下图为总体硬件结构。（如图4.2.2 所示为整个系统的原理图）

图4.2.2 计算器原理图

前面叙述了该系统的设计说明，系统采用了比较简单的设计方案，所以该系统的硬件设计的总外围电路不会产生过多的干扰。在下面的阐述中，对系统的外围电路分别予以介绍。键盘部分采用编码键盘，显示部分采用LCD液晶显示屏完全能够很好的实现显示方面的要求。

4.2.3 键盘电路的设计

键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。在智能仪器中，使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可以组成编码键盘，同时还可以兼顾数码管的显示驱动，其相关的接口电路和接口软件均可在芯片资料中得到。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。非编码键盘成本低廉。

从成本角度出发，本设计选用的是非编码键盘。如图4.2.3

图4.2.3 编码键盘电路

4.2.4 显示电路的设计

当系统需要显示少量数据时，采用LCD液晶显示屏进行显示是一种经济实用的方法。P0口作为液晶显示的数据端口，P3.5-P3.7口作为其控制端口，控制LCD液晶显示屏显示输出数据。 最终电路如图4.2.4所示：

图4.2.4 LCD液晶显示屏显示

五.计算器软件设计

5.1计算器的软件规划

简易计算器的程序主要包括以下功能模块：

1、定时查键模块，分为读键程序、判键程序段、运算操作子程序等部分； 2、基于LCD液晶显示屏的显示模块； 3、主模块，为系统的初始化。 5.2 键盘扫描的程序设计

键盘扫描子程序，首先读出P1的低四位，然后读出P1口的高四位。然后键值并显示缓存。然后将键如的值转换为ASCII码然后就可以软件来设置硬件按键各个键代表的内容。

读键程序使用的是反转法读键，不管键盘矩阵的规模大小，均进行两次读键。第一次所有行线均输出低电平，从所有读入键盘信息（列信息）；第二次所有列线均输出低电平，从所有行线读入键盘信息（行信息）。

数字键按下则将相应的数字送入缓存区，功能键按下则执行相应的程序。 5.3 显示模块的程序设计

显示模块程序首先要对显示模块进行初始化；然后控制光标的位置；定义液晶显示的控制端口，用SBIT指令完成；然后设置清屏、关闭显示、归位、开显示、显示位置的首地址等等。

显示模块的流程图如图5.3所示：

开始 延时程序 检测LCD是否在 N 扫描键盘 Y 加减乘除运算子程液晶显示 结束 图5.3模块的流程

5.4 主程序的设计

主程序主要是用来对LCD液晶显示屏进行初始化的。对输入按键判断，然后进行加减乘除，最后计算出结果，显示出计算结果。 5.5 软件的可靠性设计

提高本仪器其可靠性措施主要有：

1、为防止程序跑飞，软件中设置了软件陷阱。

六．结论

在硬件的制作过程中我走了好多的弯路，主要是在系统还没有设计很有把握就开始动手制作了。后来发现与设计的要求还有偏差，反复的改过了几次，浪费了大量的时间和体力。感受到设计人员要有耐心，要认真的从要求开始研究。软件的编写过程中费了很大的力气，因为软件的编写要求很高，要很细心，一不小心就会调用错误，很深刻的体会到作为软件编程人员是绝不能粗心大意的。一个程序的完成的速度和质量高低与细心与否有着很大联系。编程时，我充分使用了结构化的思想。这样因为语句较少，程序调试比较方便，功能模块可以逐一的调试，充分体现了结构化编程的优势。当每个模块都完成时，将其功能加到一起就完成了整体的设计。

参考文献

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