1。设计要求
要求计算器能实现加减乘除四种运算,具体如下：
1.加法：四位整数加法，计算结果若超过四位则显示计算错误
2.减法：四位整数减法,计算结果若小于零则显示计算错误
3.乘法：多位整数乘法，计算结果若超过四位则显示计算错误
4.除法：整数除法
5.有清除功能
设计要求：分别对键盘输入检测模块;LCD显示模块;算术运算模块；错误处理及提示模块进行设计，keil与protues仿真分析其设计结果。
2。设计方案与论证
2。1总体设计思路:
本计算器是以MCS-51系列8051单片机为核心构成的简易计算器系统。该系统通过单片机控制,实现对4＊4键盘扫描进行实时的按键检测,并把检测数据存储下来。整个计算器系统的工作过程为：首先存储单元初始化，显示初始值和键盘扫描，判断按键位置，查表得出按键值,单片机则对数据进行储存与相应处理转换，之后送入数码管动态显示。整个系统可分为三个主要功能模块：功能模块一，实时键盘扫描；功能模块二，数据转换为了数码管显示；功能模块三，数码管动态显示。
2.2总体方案:
根据功能和指示要求，本系统选用以MCS—51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,为了得到教好的显示效果,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
按键即可，设计中采用集成的计算机键盘.
3、执行程序：开机显示零，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后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果.
4、错误提示：当单片机执行程序中有错误时，会在LCD16进制转换器计算器上显示相应的提示，如：当输入的数值或计算器得到的结果大于计算器的显示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD上提示错误.
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，选用8 个LED 数码管显示数据和结果。
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 个按键即可.系统模块图：
输入模块
单片机
运算模块
显示模块
图2—1 系统模块图
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2-2所示:
图2—2 程序流程图
3.设计原理及电路图
3。1硬件设计
本设计选用AT89C51单片机为主控单元； 显示部分:采用LCD静态显示；按键部分:采用4*4键盘；用MM74C922为4＊4键盘扫描IC，读取输入的键值.
总体设计效果如下图：
(1）运算模块
MCS-51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件.如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器(CPU）、数据存储器(RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR)。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件,可以进行很快地实现运算功能，如图2—1所示:
MCS-51系列单片机简介
8051是MCS-51系列单片机的典型产品,以这一代表性的机型进行系统的讲解。
   8051单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器(RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明:
中央处理器:
中央处理器（CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。
数据存储器(RAM)
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表.   
程序存储器(ROM）:
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。