赣南师范学院
基于C51单片机的简易计算器
 
1.绪论
    中国古代最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹。这种算筹多是用竹子制成，也有用木头，兽骨充当材料的。大约二百七十枚一束，放在布袋里可以随身携带。  
    直到今天仍在使用的珠算盘，是中国古代计算工具领域中的另一项发明，明代时期的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎没有差别。  
    17世纪初，西方国家的计算工具已经有了较大的发展，英国数学家纳皮尔发明的"纳皮尔算筹"，英国牧师奥却德发明了圆柱型对数计算尺，这种计算尺不仅能做加减乘除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数，指数函数和对数函数，这些计算工具不仅带动了计算器的快速发展，也为实现现代计算器发展奠定了良好的基础，成为现代社会应用广泛的计算工具。  
    1642年，年仅19岁的法国伟大科学家帕斯卡引用算盘的原理，发明了世界上第一部机械式计算器，在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮，一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位，人们可以像拨电话号码盘那样，把数字拨进去，计算结果就会出现在另外一个窗口中，但是只能做加减计算。1694年，莱布尼兹在德国将其改进成可以进行乘除的计算。此后，一直要到20世纪50年代末才有了电子计算器的出现。
2. 软件设计方案
2.1 设计目标和实现方法
为了满足简易计算器的基本要求，可以进行基本的运算（加减乘除），数据归零和出错警告提示，我们采用基于51单片机设计计算器，并用七段共阴级LED 数码管显示数据，4*4的矩阵键盘实现数据的输入。
2.2 整体方案论述
  根据简单计算器的功能和本方案中的设计指标要求，本系统选用了MCS 51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对简单计算器的设计。具体设计考虑如下：
①由于要设计的是简单的计算器，可以进行基本的四则运算，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 数码管显示数据和运算结果。
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：
               
                              图2-1 系统模块图
 
3. 系统硬件的设计
3.1 复位电路的设计
  上电复位的原理：VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现了电压，使单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。 
    手动复位的原理：工作期间，按下S，C2进制转十进制在线计算器放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。
如SW复位键按下时：RST经1k电阻接VCC，获得10k电阻上所分得电压，形成高电平，进入“复位状态”。
当SW复位键断开时：RST经10k电阻接地，电流降为0，电阻上的电压也将为0，RST降为低电平，开始正常工作 。
对于成熟产品，从降低成本角度，可以使用上电复位。另外，作为产品，最好使用上电复位。
因为使用者通常没有专业知识，就知道断电通电，对他们来说，按键复位成了摆设。按键复位比较适合样品制作或者实验室调试场合，上电复位电路成本也低一些。
综上所述我们在本方案中选用了上电自动复位电路。