基于8051单片机与1601LCD的计算器设计

**单片机设计介绍，1665基于8051单片机与1601LCD的计算器设计

一 概要

  基于8051单片机和1601LCD的计算器设计是一种简单的嵌入式系统应用，其设计过程包括以下几个步骤：

1. 硬件设计：

   • 选择合适的单片机型号并配备所需的外部硬件，如1601LCD、键盘矩阵及其它的被动元件。
   • 通过键盘矩阵来检测用户输入的数字和运算符，并将其转换为数字或运算符代码，并将其存储在单片机的内部存储器中。
   • 将控制信号由单片机的I/O口输出给1601 LCD，以显示数字和结果。
   • 按钮防抖和键盘扫描技术可以提高键盘的稳定性和可靠性。

2. 软件设计：

   • 根据硬件需求编写单片机的程序代码，处理用户输入的数字和运算符，并将结果存储在单片机的内部存储器中。
   • 将结果和其他信息显示在连接到单片机的1601 LCD上。
   • 同时执行运算、清空、删除、撤销等功能。
   • 可以通过LCD菜单，允许用户选择其它功能和配置选项。

3. 调试和测试：

   • 通过逐步测试硬件和软件的功能，确保计算器在不同的情况下能正常工作。
   • 程序的优化和调整，以提高代码的效率和可维护性，进而提高计算器的响应速度和计算精度。
   • 进行实际测试，验证计算器的性能和准确性。

需要注意的是，在进行电路的设计和编程时，要参考并遵守相关的安全规范和技术要求。而且，在设计中应该考虑到用户界面设计、错误处理等用户体验方面的问题。

二、功能设计

总体设计
根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：
（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD显示数据和结果
（2）另外键盘包括数字键（0~9）、符号键（+、、×、→）、清除键和等号键，故只需要16个接键即可，设计中采用集成的计算键盘
（3）执行过程：开机显宗零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储
并等待再次键入数值，当再键入数值后将显宗键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25