1 方案论证与设计
1.1 设计目的与要求
此次设计的要求是通过利用我们在大学三年内所学到的电子信息方面的专业知识，来设计一个简易计算器，通过此简易计算器，我们所能达到的功能有：
（1） 此简易计算器能实现加减乘除的最基本运算任务，且精确程度需达
到小数点后一位小数。
（2） 在普通的计算器基础上，要求本计算器能通过按键切换数进制使其
能在十进制与十六进制之间方便的切换。
（3） 简易计算器可以计算整数的平方与开根号功能。 （4） 简易计算器能实现三角函数的计算。
1.2 方案论证与设计
根据功能和指标要求，本系统选用MCS 52 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。具体设计考虑如下：
(1)由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，对数字的大小范围要求不高故我们采用可以进行四位数字的运算。
(2)另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、归零键和等号键，10进制转换，16进制转换。
(3)因为16个键不够用，所以采用一键多用，用shift/ctrl+shift的键来控制。
图1 系统模块图
1
根据需要我们可以采用自上而下的程序设计方法，此方法先从主程序开始设计，然后再编制各从属程序和子程序，层层细化逐步求精，最终完成一个复杂程序的设计。这种方法比较符合人们的日常思维，缺点是一级的程序错误会对整个程序产生影响。程序流程图如图2所示： 开始 初始化参数 初始化LCD显示 有键输 N Y 读取键码 数字键 清零键 功能键 输入数值 状态清零 数据计算结果 本次功能键？ 结果送显示缓冲 结果送显示缓冲 等待数值输入 等待数值输入 结果送显示缓冲 数值送显示缓冲 图2 程序流程图
2
等待数值输入 LCD显示
2 硬件模块介绍
2.1 单片机(AT89S52)
单片机的发展趋势：低功耗CMOS化；微型单片化；主流与多品种共存；单片机从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：
1）低功耗CMOS化
MCS-51系列的8051推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。
2）微型单片化
现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。
此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
3）主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市
3
场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。
计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序，有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。键盘是计算器的输入部件，一般采用接触式或传感式。为减小计算器的尺寸，一键常常有多种功能。显示器是计算器的输出部件，有发光二极管显示器或液晶显示器等。除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池，电池可用交流转换器或太阳能转换器再充电。为节省电能，计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路（见互补金属-氧化物-半导体集成电路），并在内部装有定时不操作自动断电电路。计算器可选用的外围设备有微型打印机、盒式磁带机和磁卡机等。
单片机是我们电子产品实现自动化、智能化必不可少的电子元器件，它的外观如图3所示：
图3 单片机外观图
2.1.1 单片机(AT89S52)的引脚功能
与51单片机兼容，AT89S52内部有8位CPU，在系统可编程Flash，8KB内部ROM，256字节内部RAM，32个可编程I/O线，最高工作频率12MHz，8个中断源，3个16位定时计数器，三级加密程序存储器，全双工串行通道,如图4所示：
4
图4 单片机引脚图
2.1.2 单片机(AT89S52)的引脚介绍
（1）电源引脚Vcc 40脚 正电源脚，工作电压为5V，另有AT89LV51工作电
压则是2.7-6V, 引脚功能一样。GND 20脚 接地端。 （2）外接晶体引脚 外接晶体引脚如图5所示：
5