基于AT89C52的多功能科学计算器

本系统以AT89C52为控制核心，加上4×4矩阵键盘和4个功能按键作为输入，采用了带背光的1602液晶进行数据的显示。通过程序的处理，用简单的电路实现了丰富的功能。

1作品功能

作品采用浮点算法，实现了7位数范围内的数学运算，整数、小数和负数皆可，并可以对正余弦函数，正切函数，开平方，反正余弦函数，反正切函数，对数函数，指数函数，平方和立方进行运算，如果有小数的话结果显示到四位小数，真正实现了一个科学计算器应该具备的功能。依托于1602液晶，实现了时间和日期的显示。时间用单片机的定时器编写，每天的误差为12S，时间和日期可以根据需要进行任意修改。当日期变化之后，星期会跟着自动转换，星期的显示正确。对时间和日期进行修改的时候设置不符合实际的数字不能被写入到要修改的变量当中，光标会停在原地等待重新输入。另外还扩展了闹铃功能，和时间显示在同一排，用一对[ ]括住，里面显示的是闹铃的小时和分钟，通过按键任意设定。密码功能也是建立在液晶的基础之上写出来的功能。如果操作者把作品切换到了密码状态，当输入正确的密码才可以执行计算功能。密码可以修改，修改后的密码存放在程序存储器当中，掉电以后会消失，变为初始密码。密码修改以后下次提示输入密码，正确的密码是修改后的。

2硬件设计

2.1显示模块

液晶的R/W端直接接地，不去检测忙信号。在程序中进行延时，等待显示处理完毕。硬件接好以后可能会存在液晶屏幕太亮，没有数据显示的现象。这时只要对R3这个滑动变阻器进行调节即可解决故障。

2.2输入模块

对按键的扫描尽可能不放在主循环里一直检测，放在定时器里面，经过一定的时间扫描一次或者把四个输入口线接一个四输入与门接入外部中断，有按键按下才开始进行键值的扫描。

2.3蜂鸣器模块

当端口送出低电平，PNP三极管导通，蜂鸣器发声。

2.4电源模块

3软件设计

本作品的硬件电路很简单，实现的功能全部是由程序编写实现。通过程序的编写使简单的器件实现丰富的功能。

3.1主功能计算器部分

使用双精度类型来存放计算器的两个输入数值和最后的计算结果，最大接受的输入位数为7位，超出7位显示报错，并且需要清屏，然后重新输入。如果计算得到的数值超过8位，显示也会报错。刚开始采用定点算法，只做到了正负整数范围内的四则运算。后面改用浮点的方案，可以计算小数，小数暂取4位进行显示，显示更多位也可以，并且实现了科学计算器应有的功能。

3.2时间和日期显示部分

出于学习的目的，时间采用定时器来累加，没用使用时钟芯片的方案。这样子做出来的时钟误差会比用芯片的大，不过经过处理之后，现在的误差为一天12S，基本达到要求。但是可以肯定的是用时钟芯片的方案是更好的，时间的误差不大，而且掉电也会走时。现在的方案掉电之后就需要对时间进行重新设置，

设置时间、日期和闹铃时间采用三个单独的按键，可以输入相应的按键对应的键值对其进行修改。程序编写对不合实际的数字不进行接收，如小时第一位数字不能是比2更大的数字，小时是不能比23更大的数。如果输入了不合适的数值，光标会停在原地等待重新输入。

当日期改变了之后，星期会跟着自动转换。星期的算法思路如下：以公元元年的1月1日为参考点，如果每一年都是平年，即365天，除7余1，也就是说如果不遇上润年，每往下一年就会使星期数增一。同样的道理，如果遇上润年，则多增一，第0年也是闰年。

闹铃的时间和现在走时的时间相等的时候，蜂鸣器就会响。关掉闹铃的话按闹铃关闭键。

3.3密码输入功能

密码功能包括密码输入按键，检查输入是否正确的按键。修改密码的按键，修改密码要求输入一次原始密码。在输入正确的情况下，提示输入新密码，新密码设定之后要重新输入一次进行确定。第二次输入的密码和第一次相同就设置成功，下次进入密码模式的正确的密码就是修改以后的密码。如果不一样，修改密码失败，密码为初始密码222222.密码输入成功以后会显示到时间显示模式。

3.4功能按键

同时按下时间功能键和任意按键进入时间显示模式，这时的矩阵键盘执行时间模式下的功能。按计算功能键和任意按键切换到计算功能，在计算模式下Shift功能键对按键进行复用。按密码功能键和输入密码或者修改密码按键进入密码模式。Shift功能处理科学计算器的函数的运算和清屏以及负号的输入，操作方法是同时按下Shift和对应的函数键，松手以后显示要计算的函数名称，按等号执行函数计算。

4软件流程图

5作品改进设想

作品对计算器的主体功能实现的很好，只需要再对可能出现的Bug写出解决方案，在使用者出现误操作的时候会出现应有的提示，并且程序不会死机。我自己对所有功能进行了调试，未发现上述情况的存在。另外，加入DS18b20进行测温显示可以体现作品更多的人性化考虑，日历功能可以进一步丰富到万年历，加入农历和节气的显示，这个时候就要改换12864进行显示。

附：

实物图

正面效果图

反面布线图