计算器模拟系统设计(论文加图纸)089

摘要
本设计是基于51系列的单片机进行的计算器模拟系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除8位无符号数字运算，并在LED上相应的显示。当输入数字大于8位时伴有声音提示，运算结果大于8位数最高位LED会显示英文E（ERROR）表示运算最终结果溢出。
计算器的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AT89C52单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用8位7段共阴极LED动态显示，复位电路采用上电复位，时钟采用12MHz晶体振荡电路。由于采用AT89C52单片机内部有充足的程序存储单元和数据存储单元，因此不需要进行外围存储扩展。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C语言进行编写。
设计的结果能够完成最高8位有效数字无浮点加、减、乘、除计算功能，比最高结果小于256及简单加法的要求有了很大提高。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。
具体实现功能：
（1）显示8位数字，开机只有数码管最低位显示为“0”，其余位全部不显示；
（2）4×4矩阵键盘，分别表示0～9、＋、－、×、/ 、＝和清零键CL，能够完成计算器的显示，第一次按下显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三次按下时，显示“D1D2D3”，8个全部显示完毕，再按下按键下时，会发出“嘀”提示音
（3）可以对最高8位有效数字，不含浮点运算无符号数据进行运算并显示 运算结果。
（4）当结果溢出8位或出现负数时显示E（ERROR）。

1概述
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。
1.1单片机总体功能简介
单片机是在工业测控需要背景下而产生的，在一个应用系统中。按照测控系统的特点和要求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面在介绍一下单片机在单机应用领域内的主要内容。
（1）智能产品
单片机与传统机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，购成新一代机电一体化产品。目前，利用单片机构成的智能产品已广泛应用于家用电器、办公设备、数控机床、纺织机械、工业设备等行业。
（2）智能仪表
目前，各种传感器、变送器、控制仪表已普遍采用单片机应用系统。它集测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。
单片机构成的智能仪表，能使仪表具有数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化等优点，赋予测量仪表以崭新的面貌，使传统的仪器、仪表发生根本性的变革，它代表了仪器仪表的发展趋势。
（3）测控技术
用单片机构成的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点，如炉温恒温控制系统、电镀生产自动控制系统等。
（4）智能接口
在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理，势必会造成主机负担过重，运行速度降低，接口的管理水平也不可能提高。如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度，极大的提高了接口控制管理水平。在一些通用计算机外部设备上，已实现了单片机的键盘管理、打印机控制、绘图仪控制、硬盘驱动控制等。
本系统采用的就是51系