基于51单片机的简易加减法计算器的设计

3.1实践任务

3.1.1 实践目的

分析简易加减法计算器的设计要求，设计简易加减法计算器的原理图，并完成简易加减法计算器线路的搭建与调试，培养电子电路图的分析、设计、搭建与调试能力，培养劳动意识与创新意识，提高的团队协作能力。

3.1.2 实践内容

设计简易加减法计算器的原理图，并进行功能分析；

‚运用单片机、运算放大器、电阻、电容、电感、二极管、导线、LCD1602等材料，并进行电子电路的搭建与焊接；

ƒ完成简易加减法计算器的电路的调试；

④对简易加减法计算器电路调试结果的分析与总结，并提出合理化的改进意见；

3.1.3 实现目标

自己定义键盘的功能，通过键盘输入数字，加减号，实现加减法的运算，并在LCD1602上显示。

3.2硬件设计

3.2.1 电路图

图 12简易加减法计算器原理图

3.2.2 控制原理

该电路以AT89C51单片机为核心 ，按键矩阵作为输入设备，用户按下按键后，相应的电信号通过引脚传输给单片机。单片机内部程序对按键输入信号进行识别和处理，根据预设的运算规则（如四则运算规则）进行计算。计算结果通过单片机引脚传输到LM016L液晶显示器，驱动其相应引脚电平变化，从而在液晶屏上显示出运算表达式和结果。晶振（X1 ）与电容（C1、C2 ）构成时钟电路，为单片机提供稳定时钟信号，保证其正常运行；复位电路（R1、C3 ）用于使单片机初始化或在故障时恢复初始状态

3.2.3元器件清单

AT89C51单片机：1个

LM016L液晶显示器：1个

CRYSTAL晶振：1个

22pF无极性电容：2个

10uF电解电容：1个

10kΩ电阻（R1 ）：1个

22Ω电阻（R2 ）：1个

RESPACK - 8排阻（RP2 ）：1个

数字键0 - 9、运算符号键（+、-、×、÷）、功能键（ON/C ）、等号键按键：共16个

 3.3软件设计

3.3.1 流程图

图 13简易加减法计算器流程图

3.3.2软件代码

图 14简易加减法计算器代码

3.3.3相关文字说明

该C语言代码基于51单片机实现简易计算器功能，通过4×4矩阵键盘输入数据与运算符号，在1602液晶显示屏上显示输入内容与计算结果。代码开头包含必要头文件，定义无符号字符类型别名u8、u16，声明1602液晶控制引脚LCDEN、RS、RW、BF ，以及按键对应字符数组keyval、存储输入数据的数组data1、记录计算结果的字符数组m、计算结果变量sum等全局变量。delay函数通过嵌套循环实现毫秒级延时；keypad4_4函数通过逐列扫描P1口，配合消抖操作，判断并返回按下按键的编号；DectectBusyBit函数通过设置引脚状态读取BF位判断1602液晶是否处于忙碌状态；WrComLCD和WrDatLCD函数分别用于向液晶写入命令和数据，写入前均先检测液晶忙状态；LCD_Init函数通过依次写入特定命令，完成1602液晶的初始化，包括设置显示模式、清屏、设定光标移动方式、开启显示等操作。compute函数对输入的data1数组进行解析，将数字与操作符分别存储，优先处理乘除运算，再进行加减运算，最后根据结果类型转换为字符串并显示在液晶上。主函数中，先初始化液晶，设置初始显示，随后进入无限循环，持续扫描按键，根据按键值执行清屏（y=12）、计算显示结果（y=14）或输入数据（其他按键值）操作，实现计算器的交互与显示功能 。

3.4系统调试与结论