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方案二：选用LCD1602显示，LCD1602显示效果好，与单片机硬件连接电路简单，而且它的编程指令简单易懂。能够显示丰富的字符，方便做扩展，并且成本低功耗低。相比于LED显示。
综上所述，本次设计选择LCD1602作为显示模块。
2.4 键盘设计方案选择
方案一：选用独立键盘。在独立键盘中，一个按键需要连接一个相应I/O口。在按键数量不多时，这个方法简单易行，然而计算器需要使用的按键众多，显然用独立键盘会浪费较多I/O口，不可取。但是进行后期扩展时，会增加几个新的按键，此时，使用独立键盘，则十分便捷。
方案二：选用矩阵键盘。矩阵键盘在需要多个按键时结构相对，编程方法足够成熟。比起独立键盘，矩阵键盘能够节约I/O口，本次设计需要用的按键较多，如果使用独立按键则需要至少16个I/O口。相对而言，独立键盘比较浪费I/O口。因此本次设计的输入选用矩阵键盘。这样做硬件电路相对简单，且方便日后扩展。
综上所述，键盘输入部分选择矩阵键盘，而后期扩展时，选择独立键盘。 2.4.1 按键消抖方案选择
方案一：硬件消抖。硬件消抖主要通过外部电路来稳定按键消除按键抖动，比较常用的硬件消抖方法是在电路中加入RS触发器。RS触发器可以将有抖动的电压波形转换成正规的矩形波。这种方法在对按键较少的情况下可以使用，但本次设计按键需求多，RS触发器无疑增加了成本与功耗，也会使电路连接变复杂。
方案二：软件消抖。软件消抖就是在按键闭合检测之后执行一个延时子程序，产生一个5ms～10ms的延时，让前沿抖动之后再次检测按键的状态，如果按键依旧保持闭合时的电平状态，则肯定有按键按下。当检测到按键释放后，同样也要给一个5ms～10ms的延时，等待后沿抖动消失后再转入到该键的处理程序中，执行后续操作。 在本次按键较多的情况下，我们采用软件消抖的方法。
综上所述，本次设计采用软件消抖的方法。
2.5 本章小结
经过对各个模块方案的详细对比，我们最终选择单片机作为核心控制部分；矩阵键盘作为输入部分，独立键盘作为扩展部分按键，考虑案件数量以及电路复杂程度，选择软件消抖的方法，减少了按键出错率；LCD1602液晶作为显示器。这样合理使用
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计起来也方便快捷易出成果。
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了各个元器件，在能够达成目标的同时节约了成本。且所需元器件皆为本人所学，设
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3 硬件电路设计
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硬件电路主要分为单片机最小系统电路模块，键盘输入电路模块，LCD1602显示电路模块等。
3.1 单片机介绍
大家熟知的是51系列单片机，因此本次设计采用51系列单片机，为了配合仿真，最终采用AT89C52单片机。AT89C52与MCS-51系列单片机所用指令完全兼容。AT89C52是一种高性能，低电压并且带有8K字节FLASH只读存储器的CMOS8位微处理器。AT89C52是一种高效低功耗的单片机，凭借其高度的灵活性，低廉的价格，它广泛用于工业设计，它的引脚如图3.1所示。
图3.1 单片机引脚
3.1.1 AT89C52管脚说明
（1）VCC：+5V电压。 （2）GND：接地端口。 （3）I/O接口：
第一功能：P0、P1、P2、P3、P4，四个通用双向8位接口，可以通过程序控制，按字节输入/出，或者按位输入/出。
第二功能：当CPU对片外存储器读/写操作时，P0,P2作为地址与数据总线，P3口的各位都具有第二功能。
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点，需片外接一个8个锁存器。
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1)P0口在对片外数据数据操作时，作为地址和数据线使用。由于P0口的这个特
2)P1口是一个8位双向I/O口，它内部提供上拉电阻。P1口管脚写入高电平之后，内部上拉为高，此时可用作输入；当P1口被外部下拉为低电平时，由于内部上拉，将输出电流。P1口在FLASH编程和校验时将接收低8位地址。
3)P2口为准双向I/O口，口对片外存储器操作时将输出高八位地址(A8～A15)。 4)P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如表3.2所示。
表3.2 P3口的第二功能
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 名称 RXD TXD 作用 串行输入端口 串行输出端口 外中断0 外中断1 定时器0外部输入 定时器1外部输入 外部数据存储器写选通 外部数据存储器读选通 INT0 INT1 T0 T1 WR RD RST：复位输入。
ALE/PROG：为地址锁存控制输入端/编程脉冲，有两种功能。
PSEN：程序存储器读选通输出。单片机从外部存储器取数时，将在PSEN输出低电平，选通ROM。
EA/VPP：是访问程序存储器控制输入端/编程电压，有两种功能。 XTAL1：作为振荡器的倒向放大器的输入及内部时钟工作电路的输入[4]。 XTAL2：作为反向振荡器的输出。
3.2 单片机最小系统
单片机最小系统主要由单片机，晶振电路，复位电路组成，单片机正常工作需要依赖最小系统的支持。本次选择自带ROM的AT89C52单片机，省去了单片机没有自带ROM，还必须要接外部ROM扩展电路的麻烦。选择AT89C52单片机时，EA端口须接高
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统如图3.3所示。
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电平（+5V）。对于需要使用片外存储器的单片机，EA必须接地。一般单片机最小系
图3.3 单片机的最小系统组成
3.2.1 复位电路
复位是单片机的初始化操作，其功能是把系统初始化。当系统由于非正常操作而处于死锁状态时，为恢复正常工作状态，也需要复位重启。
RST引脚用于输入单片机的复位信号，RST复位高电平有效。在时钟电路工作后，在RST引脚应出现宽度不小于2个机器周期的高电平信号，单片机才会进入复位状态，此时，如果RST一直处于高电平状态，那么单片机也会一直处于复位状态。复位操作有自动复位和手动复位两种方式。自动复位是通过外部复位电路的电容上电来实现的，也称上电复位。按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，按键电平复位也称为开关复位。目前，一些结构简单的系统中，单片机都采用按键电平复位的方式，此方式方便快捷。本次设计便采用这种方式，其复位电路如图3.4。
图3.4 复位电路