学位论文-—基于msc51单片机实现的四位4乘4矩阵键盘计算器的c语言程序及其protues电路和仿真课程设计报告

单片机原理及接口技术

课程设计报告

设计题目： 计算器设计

信息与电气工程学院 二零一三年七月

哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告 计算器设计

单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专用的硬件和软件。 近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。

数学是科技进步的重要工具，数据的运算也随着科技的进步越发变得繁琐复杂，计算器的出现可以大大解放人在设计计算过程中的工作量，使计算的精度、速度得到改善，通过msc51单片机，矩阵键盘和LED数码管可以实现简单的四位数的四则运算和显示，并当运算结果超出范围时予以报错。

注：这一部分主要描述题目的背景和意义，对设计所采取的主要方法做一下简要描述。字数不要太多，300-500字。

另注：本文要当做模板使用，不要随意更改字体、字号、行间距等，学会使用格式刷。文中给出的各项内容都要在大家的报告中体现，可采用填空的方式使用本模板。

1. 设计任务

结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个计算器。该系统应满足的功能要求为：

(1) 实现简单的四位十进制数字的四则运算； (2) 按键输入数字，运算法则；

(3) LED数码管移位显示每次输入的数据和运算结果； (4) 当运算结果超出范围时实现报错。

主要硬件设备：AT89C51单片机、LED数码管、矩阵键盘。

注：这一部分需要写明系统功能需求，用到的主要硬件（参考实验箱的说明书）。

哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告 2. 整体方案设计

计算器以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的I/O功能和计算速度，构成整个计算器。通过矩阵键盘输入运算数据和符号，送入单片机进行数据处理。经单片机运算后判断是否超出要求的运算范围，控制LED数码管的输出原理图如图2-1所示。

键盘输入数据单片机处理数据图2-1 基于单片机的变频调速恒压供水系统原理图

单片机输出数据 本系统硬件主要由矩阵键盘、I/O输入输出、显示系统……等几部分组成。各模块的主要功能如下：

(1)矩阵键盘将十六进制编码的数字传入单片机。

(2) 单片机扫描键盘信号并接收，对输入的键盘信号进行处理

(3) LED以动态扫描的方式移位显示每次输入的数据和最后的运算结果。 系统的整体设计方案设计图如图2-2所示。

电源电路矩阵键盘时钟电路AT89c51复位电路数码管显示电路

图2-2 系统的整体方案设计图

注：文中出现的所有框图、流程图都要用VISIO画，不允许从文档中裁剪然后粘贴。要注意图的格式，图中的文字大小不要大于正文，图题用五号宋体，居中。

哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告 3. 系统硬件电路设计 3.1 时钟电路 本设计采用外部时钟方式，使用外部振荡器产生脉冲信号，采用12MHz的石英晶体振荡器，结构如图3-1。 C11nFX1C21nF18XTAL2CRYSTAL19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617R110k9RSTC31uF293031PSENALEEAR210k12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51 图3-1 时钟电路和复位电路 3.2 复位电路 本设计采用按键手动电平复位电路，通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现，结构如图3-1。 3.3 数码管显示电路 本设计所用数码管显示电路采用4位红色共阴极数码管接上拉电阻实现，其结构如图3-2。