【正文】 按鍵較多。若是采用獨(dú)立按鍵，需頻繁按鍵，為軟件設(shè)計(jì)增加負(fù)擔(dān)，且操作界面不友好；若是采用矩陣式按鍵，可以方便地輸入一個(gè)數(shù)值，使操作界面更具有人性化，且節(jié)約了寶貴的 I/O 口資源。通過(guò)對(duì)比，故采用方案二作為系統(tǒng)輸入模塊。顯示模塊、方案構(gòu)思（1）方案一：采用 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示采用 LED 數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，其特點(diǎn)是：其亮度較高；這種顯示方式接口，編程容易且管理簡(jiǎn)單；不足的是，占用的 I/O 的線資源較多。如果采用單片機(jī)或 CPLD/FPGA 來(lái)控制的話，勢(shì)必存在浪費(fèi) I/O 口資源的問(wèn)題。如圖 3 所示。圖 3 4 位數(shù)碼管靜態(tài)顯示（2）方案二：采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示采用 LED 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，其特點(diǎn)是：其亮度比靜態(tài)顯示的亮度要差一些；但其電路比較簡(jiǎn)單，適合于顯示位數(shù)較多的情況。如圖 4 所示。 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)圖 4 4 位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示（3）方案三：采用 LCD1602 液晶顯示采用 LCD1602 液晶顯示，其特點(diǎn)是：可以調(diào)節(jié)其背光亮度，這種顯示方式接口，編程雖然有些麻煩，但管理較方便，占用的 I/O 口資源線也不多。、方案比較與選擇本設(shè)計(jì)中的顯示模塊使用的是 LCD1602 液晶顯示。在計(jì)算器運(yùn)算中，需顯示的數(shù)字、符號(hào)較多，按很據(jù)個(gè)方面的特點(diǎn)，而后可以發(fā)現(xiàn) LCD 液晶顯示，雖然在價(jià)格上的確是稍貴于 LED 數(shù)碼管；但數(shù)碼管在硬件設(shè)計(jì)電路中，會(huì)因線太多、線路復(fù)雜而過(guò)于繁瑣，則舍棄 LED 數(shù)碼管，選擇 LCD 液晶顯示。通過(guò)對(duì)比，故采用方案三作為系統(tǒng)顯示模塊。三、整體方案原理框圖 硬件與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 依據(jù)系統(tǒng)分析及實(shí)現(xiàn)功能，硬件小系統(tǒng)方框圖如圖 1 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)振蕩電路鍵盤輸入液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié) 復(fù)位電路圖 5 依據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)主要包括： 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)單片機(jī)控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊，用 KeilC 編程控制其他程序模塊的協(xié)調(diào)工作；鍵盤程序模塊：用來(lái)輸入用戶的功能，使單片機(jī)完成相應(yīng)的控制功能；液晶顯示模塊：使用字符型液晶顯示器顯示用戶的選擇。 單片機(jī)模塊 單片機(jī)控制主程序流程圖如下：圖 6 單片機(jī)外圍擴(kuò)展電路程序模塊為了節(jié)約成本，本設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊與單片機(jī)之間采用模擬口線的方式控制，鍵盤與單片機(jī)之間采用掃描的工作方式。 鍵盤程序流程圖（掃描方式）鍵盤程序流程圖如下所示： 開始初始化掃描鍵盤得鍵值顯示定位顯示結(jié)束開始有鍵按下？鍵盤消抖掃描鍵盤得鍵值存入累加器結(jié)束有鍵按下？YYNN 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)圖 7 LCM 程序流程圖如下所示：圖 8 本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)分別用偉福 E6000 和 KeilC 編寫及編譯。4*4 鍵盤程序模塊用匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言編寫，實(shí)現(xiàn)直接從 P2 口掃描得到鍵盤碼，并采用查詢方式得到與之對(duì)應(yīng)的 LCD 字型碼，在 LCD 上顯示出來(lái)。四、單元電路設(shè)計(jì) 鍵盤輸入 計(jì)算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨(dú)立按鍵的方式，在這種情況下，編程會(huì)很簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用大量的 I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式。為此，我們引入了矩陣鍵盤的應(yīng)用，采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為 44 個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。矩陣鍵盤的工作原理：開始LCD 初始化LCD 是否為忙？單片機(jī)向 LCD 寫命令單片機(jī)向 LCD 寫數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)結(jié)束YN 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算器的鍵盤布局如圖 5 所示：一般有 16 個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè) P 口實(shí)現(xiàn) 16個(gè)按鍵功能，這種形式在單片機(jī)系統(tǒng)中也最常用。 /*+CLC963=8520741 圖 9 鍵盤布局圖 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)圖 10 矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖鍵盤上的每一個(gè)按鍵都有一個(gè)鍵值。給鍵賦值的最直接辦法是將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置低電平 0，若讀出各行狀態(tài)為非全 1，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值。鍵盤鍵值從左到右、從上到下依次是77，7B，7D，7E；B7，BB，BD，BE，…，E7，EB，ED，EE。這種負(fù)邏輯表示往往不夠直觀，因而采用行、列線加反向器或軟件求反的方法將鍵盤改成正邏輯。這時(shí)，鍵值依次為88，84，82，81；48，44，42，41，…，18，14，12，11。不論是正邏輯還是負(fù)邏輯，這種鍵值表示方式分散度在且不等距，用于指令不太方便。對(duì)于不是 4*4 或 8*4 或 8*8 鍵盤，使用也不容易，故在許多場(chǎng)合下，采用依次排列鍵值的方法。這時(shí)的鍵值與鍵號(hào)相一致。 單片機(jī)控制MCS51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，通過(guò)使用單片機(jī)編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！因此我們采用單片機(jī)作為計(jì)算器的主要功能部件，可以進(jìn)行很快地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能。 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì) 圖 11 單片機(jī)控制電路的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路LCD1602 顯示 圖 12 LCD1602 顯示1602 點(diǎn)陣字符液晶模塊(LCM)引腳及功能1 腳(V DD/VSS)：電源 5V177。10%或接地。2 腳(V SS/ VDD)：接地或電源(5177。)V。3 腳(VO)：反視度調(diào)整。使用可變電阻調(diào)整，通常接地。4 腳(RS)：寄存器選擇(1：選擇數(shù)據(jù)寄存器；0：選擇指令寄存器)。5 腳(R/W)：讀/寫選擇(1：讀；0：寫)。6 腳(E)：使能操作(1：LCM 可做讀寫操作；0：LCM 不可做讀寫操作)。7 腳(DB0)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 0 位。8 腳(DB1)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 1 位。 電氣與電子信息工程學(xué)院 單片機(jī)課設(shè)設(shè)計(jì)9 腳(DB2)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 2 位。10 腳(DB3)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 3 位。11 腳(DB4)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 4 位。12 腳(DB5)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 5 位。13 腳(DB6)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 6 位。14 腳(DB7)：雙向數(shù)據(jù)總線的第 7 位。15 腳(V DD)：背光顯示器電源+5V。16 腳(V SS)：背光顯示器接地。五、實(shí)物效果圖 圖 13 實(shí)物效果圖 電氣與電子信息工程學(xué)院