河南理工大学本科课程设计报告--1概述1.1计算器设计意义随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。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计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算器，基于这样的理念，本次设计是用单片机来设计的八位计算器。该设计系统是以AT89C51为单片机，P1口作为输入端，外接4X4的键盘，通过键盘扫描来对输入数的控制，并外接驱动电路，用来保证LED的工作正常。计算器将完成的功能有加，减，乘，除等功能。1.2设计方法本设计是一个实现加、减、乘、除的计算器，它的硬件主要由四部分组成，一个AT89C51单片机芯片，一个八位共阳极的数码管，一个四乘四的键盘，一个排阻做P0口的上拉电阻（接线图在附录2），它可以实现结果低于65535的加、减、乘、除运算。电路采用动态显示，由八位共阳极数码管通过P0口，P2口与单片机分别相连，且数码管A,B,C,D,E,F,G分别依次与单片机的P0口相连，P0口做为字码控制端，数码管的1，2，3，4，5，6，7，8各引脚分别与单片机的P2.0—P2.7相连，P2口做为数码管的位控制端，动态显示是每次数码管只显示一位，由于人的视觉停留是0.05到0.2秒之间，当数码管依次点亮各个位时，使循环的频率高于人的视觉停留时间，人们就会认为数码管是同时点亮的，就可以达到动态显示的效果。输入键盘采用4*4键盘。采用软件识别键值并执行相应的操作，程序运行时依次扫描各行，查询是否有键按下，如果有则进入键盘识别处理程序，实现相应的运算，然后通过数码管输出结果，如果没有按键就调用显示程序显示一个0，等待按键按下，在进入按键扫描程序。这样循环执行。1.3计算器基本实现功能1.计算器可显示8位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0”，其余位全部不显示；2.设计4×4键盘，分别表示0～9、＋、－、×、/、＝和清零键CL，输入的数字从设计的键盘输入；3.第一次按下时，显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三次按下时，显示“D1D2D3”，8个全显示完毕，再按下按键下时，给出“嘀”提示音，并且输入的第九个数不接收，仍然显示原来的八位数；4.可以对计算结果小于256的两个无符号数进行加法运算，并显示计算结果。对于×、/、和—的运算为提高部分；2系统总体方案及硬件设计2.1C51单片机的管脚与特点在一块芯片上集成了CPU，存储器RAM，ROM以及输入与输出接口电路，这种芯片习惯上被称为单片微型计算机，简称单片机。MCS-51单片机是INTEL公司在1980年推出的高档8位单片机。它的典型产品有：8051，8031，8751，80C51，80C31，87C51。"图1AT89C51管脚示意图AT89C51单片机由CPU，振荡器与时序电路，4个8位的I/O端口（P0，P1，P2，P3），串行口等组成。P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由寄存器来设置，ALE地址锁存控制信号PSEN外部程序存储器读选通信号EA/VPP访问和序存储器控制信号RST复位信号XTAL1和XTAL2外接晶振引脚VCC：电源+5V输入VSS：GND接地。2.2矩阵式键盘的结构与工作原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键。键盘程序流程图：图2键盘流程图确定矩阵式键盘上何键被按下，用“行扫描法”。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法.判断键盘中有无