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2021年09月17日 | 24-基于51单片机的4乘4计算器设计
2021-09-17 来源：eefocus
具体实现功能
系统由STC89C52单片机+4乘4按键模块+LCD1602液晶显示屏+电源构成。
具体功能：
利用输入采用4×4矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除等几种数字运算，并在LCD1602上显示操作过程及结果。
设计背景
计算器的市场需求较大，应用范围广泛，任何一个办公地点不可缺少的都需要计算器，常见的计算器有：算术型计算器，可进行加、减、乘、除等简单的四则运算。科学型计算器，可进行乘方、开方、指数、对数等方面的运算。程序计算器，可以编程序，把较复杂的运算步骤贮存起来，进行多次重复的运算。简易计算器应用更为广泛，将其设计的更加具有市场竞争力是完全有必要的。我国计算器已经有了很成熟的技术，这里推广的是新观念，通过实际的成品实践，最好由低到高推出系列产品，即所谓上市一代、储备一代、研制一代，不管什么产品都需要不断的保持更新。
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。
本文设计的简易计算器利用矩阵键盘进行按键的输入，通过对矩阵键盘的扫描，获取用户的输入，并实时的显示在1602液晶上，每次获取到输入时，根据软件设计的相应方法对输入进行处理、运算，输入结束后，将最终的运算结果输出的液晶上。
硬件设计
如图是本系统的硬件设计方案，具体地，硬件电路由以下模块构成：
（1）单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块，以实现整体功能，其以STC89C51单片机为核心芯片，并辅以复位电路和晶振电路；
（2）按键模块。由4*4矩阵按键构成，实现数值及运算符的输入；
（3）显示模块。通过LCD1602液晶显示屏显示运算过程及运算结果；
（4）电源模块。用于整个系统的供电。
软件设计
软件编程平台选择最常用的keil软件。由于该程序并未涉及到底层的驱动问题，因此选择方便快捷的C语言编程。在编程中，将该程序分为四个模块：延时模块、1602显示模块、用于处理计算表达式的对战模块及主函数模块。采用模块化设计，方便调试与理解。具体程序见附录三。在这里重点介绍软件核心的表达式处理程序算法。
本文软件设计需要实现：
（1）按键键盘的扫描，实现输入按键值的判断；
（2）各种运算的处理与实现；
（3）运算过程及结果的显示；
（4）清零功能的实现。
具体的程序设计思路如图所示。
原理图
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。
程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。
仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
史海拾趣
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