【正文】 贛南師范學(xué)院基于C51單片機(jī)的簡(jiǎn)易計(jì)算器 目錄1. 緒論 32. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 4 4 43. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與介紹 5 5 6 6 84. 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)與介紹 11 LED顯示程序流程圖設(shè)計(jì) 11 13 14 155. 結(jié)論 17元件清單 18附錄1簡(jiǎn)易計(jì)算器源程序 19 中國(guó)古代最早采用的一種計(jì)算工具叫籌策，又被叫做算籌。這種算籌多是用竹子制成，也有用木頭，獸骨充當(dāng)材料的。大約二百七十枚一束，放在布袋里可以隨身攜帶。 　　 直到今天仍在使用的珠算盤，是中國(guó)古代計(jì)算工具領(lǐng)域中的另一項(xiàng)發(fā)明，明代時(shí)期的珠算盤已經(jīng)與現(xiàn)代的珠算盤幾乎沒有差別。 　　 17世紀(jì)初，西方國(guó)家的計(jì)算工具已經(jīng)有了較大的發(fā)展，英國(guó)數(shù)學(xué)家納皮爾發(fā)明的納皮爾算籌，英國(guó)牧師奧卻德發(fā)明了圓柱型對(duì)數(shù)計(jì)算尺，這種計(jì)算尺不僅能做加減乘除、乘方、開方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)，指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)，這些計(jì)算工具不僅帶動(dòng)了計(jì)算器的快速發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代計(jì)算器發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，成為現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用廣泛的計(jì)算工具。 　　 1642年，年僅19歲的法國(guó)偉大科學(xué)家帕斯卡引用算盤的原理，發(fā)明了世界上第一部機(jī)械式計(jì)算器，在他的計(jì)算器中有一些互相聯(lián)鎖的齒輪，一個(gè)轉(zhuǎn)過(guò)十位的齒輪會(huì)使另一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)一位，人們可以像撥電話號(hào)碼盤那樣，把數(shù)字撥進(jìn)去，計(jì)算結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)在另外一個(gè)窗口中，但是只能做加減計(jì)算。1694年，萊布尼茲在德國(guó)將其改進(jìn)成可以進(jìn)行乘除的計(jì)算。此后，一直要到20世紀(jì)50年代末才有了電子計(jì)算器的出現(xiàn)。2. 軟件設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方法為了滿足簡(jiǎn)易計(jì)算器的基本要求，可以進(jìn)行基本的運(yùn)算（加減乘除），數(shù)據(jù)歸零和出錯(cuò)警告提示，我們采用基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算器，并用七段共陰級(jí)LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，4*4的矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。 整體方案論述 根據(jù)簡(jiǎn)單計(jì)算器的功能和本方案中的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用了MCS 51 單片機(jī)為主控機(jī)。通過(guò)擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)單計(jì)算器的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)考慮如下：①由于要設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器，可以進(jìn)行基本的四則運(yùn)算，對(duì)數(shù)字的大小范圍要求不高，故我們采用可以進(jìn)行四位數(shù)字的運(yùn)算，選用8 個(gè)LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。②另外鍵盤包括數(shù)字鍵（0～9）、符號(hào)鍵（+、247。）、清除鍵和等號(hào)鍵，故只需要16 個(gè)按鍵即可。系統(tǒng)模塊圖： 圖21 系統(tǒng)模塊圖 3. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 上電復(fù)位的原理：VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)了電壓，使單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 手動(dòng)復(fù)位的原理：工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 如SW復(fù)位鍵按下時(shí)：RST經(jīng)1k電阻接VCC，獲得10k電阻上所分得電壓，形成高電平，進(jìn)入“復(fù)位狀態(tài)”。 當(dāng)SW復(fù)位鍵斷開時(shí)：RST經(jīng)10k電阻接地，電流降為0，電阻上的電壓也將為0，RST降為低電平，開始正常工作 。對(duì)于成熟產(chǎn)品，從降低成本角度，可以使用上電復(fù)位。另外，作為產(chǎn)品，最好使用上電復(fù)位。因?yàn)槭褂谜咄ǔ]有專業(yè)知識(shí)，就知道斷電通電，對(duì)他們來(lái)說(shuō)，按鍵復(fù)位成了擺設(shè)。按鍵復(fù)位比較適合樣品制作或者實(shí)驗(yàn)室調(diào)試場(chǎng)合，上電復(fù)位電路成本也低一些。 綜上所述我們?cè)诒痉桨钢羞x用了上電自動(dòng)復(fù)位電路。上位自動(dòng)復(fù)位電路圖和手動(dòng)復(fù)位電路圖如下圖 兩種復(fù)位方式 如圖3—1： 時(shí)鐘振蕩電路的設(shè)計(jì) 能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。一般由電阻、電感、電容等元件和電子器件所組成。由電感線圈l和電容器c相連而成的lc電路是最簡(jiǎn)單的一種振蕩電路，其固有頻率為f=[sx(]1[]2πl(wèi)c。 167。 一種不用外加激勵(lì)就能自行產(chǎn)生交流信號(hào)輸出的電路。它在電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)用，如通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的載波振蕩器、接收機(jī)中的本機(jī)振蕩器、醫(yī)療儀器以及測(cè)量?jī)x器中的信號(hào)源等。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用此振動(dòng)器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。使用片內(nèi)振蕩器，可以節(jié)省IO引腳，減少成本，但是內(nèi)部振蕩器使用阻容震蕩，導(dǎo)致它的精度不高，如果使用了串口、或者PWM等對(duì)時(shí)鐘比較敏感的功能，最好還是使用外部晶體振蕩。在本方案中我們選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式，如下圖： 兩種時(shí)鐘方式 如圖3—2： 輸入電路的設(shè)計(jì)每一個(gè)按鍵都有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。鍵盤的一端（列線）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú)鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么？還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地；另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)軟件查表，查出該鍵的功能。當(dāng)無(wú)按鍵閉合時(shí)，P10~P13 與P14~P17 之間開路；當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條I/O 口線之間短路。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：第一步，置列線P14~P17 為輸入狀態(tài)，從行線P10~P13 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二