本系統(tǒng)以AT89C52為控制核心，加上4×4矩陣鍵盤和4個功能按鍵作為輸入，采用了帶背光的1602液晶進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。通過程序的處理，用簡單的電路實(shí)現(xiàn)了豐富的功能。

1作品功能

作品采用浮點(diǎn)算法，實(shí)現(xiàn)了7位數(shù)范圍內(nèi)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，整數(shù)、小數(shù)和負(fù)數(shù)皆可，并可以對正余弦函數(shù)，正切函數(shù)，開平方，反正余弦函數(shù)，反正切函數(shù)，對數(shù)函數(shù)，指數(shù)函數(shù)，平方和立方進(jìn)行運(yùn)算，如果有小數(shù)的話結(jié)果顯示到四位小數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了一個科學(xué)計算器應(yīng)該具備的功能。依托于1602液晶，實(shí)現(xiàn)了時間和日期的顯示。時間用單片機(jī)的定時器編寫，每天的誤差為12S，時間和日期可以根據(jù)需要進(jìn)行任意修改。當(dāng)日期變化之后，星期會跟著自動轉(zhuǎn)換，星期的顯示正確。對時間和日期進(jìn)行修改的時候設(shè)置不符合實(shí)際的數(shù)字不能被寫入到要修改的變量當(dāng)中，光標(biāo)會停在原地等待重新輸入。另外還擴(kuò)展了鬧鈴功能，和時間顯示在同一排，用一對[ ]括住，里面顯示的是鬧鈴的小時和分鐘，通過按鍵任意設(shè)定。密碼功能也是建立在液晶的基礎(chǔ)之上寫出來的功能。如果操作者把作品切換到了密碼狀態(tài)，當(dāng)輸入正確的密碼才可以執(zhí)行計算功能。密碼可以修改，修改后的密碼存放在程序存儲器當(dāng)中，掉電以后會消失，變?yōu)槌跏济艽a。密碼修改以后下次提示輸入密碼，正確的密碼是修改后的。

2硬件設(shè)計

2.1顯示模塊

液晶的R/W端直接接地，不去檢測忙信號。在程序中進(jìn)行延時，等待顯示處理完畢。硬件接好以后可能會存在液晶屏幕太亮，沒有數(shù)據(jù)顯示的現(xiàn)象。這時只要對R3這個滑動變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)即可解決故障。

2.2輸入模塊

對按鍵的掃描盡可能不放在主循環(huán)里一直檢測，放在定時器里面，經(jīng)過一定的時間掃描一次或者把四個輸入口線接一個四輸入與門接入外部中斷，有按鍵按下才開始進(jìn)行鍵值的掃描。

2.3蜂鳴器模塊

當(dāng)端口送出低電平，PNP三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲。

2.4電源模塊

3軟件設(shè)計

本作品的硬件電路很簡單，實(shí)現(xiàn)的功能全部是由程序編寫實(shí)現(xiàn)。通過程序的編寫使簡單的器件實(shí)現(xiàn)豐富的功能。

3.1主功能計算器部分

使用雙精度類型來存放計算器的兩個輸入數(shù)值和最后的計算結(jié)果，最大接受的輸入位數(shù)為7位，超出7位顯示報錯，并且需要清屏，然后重新輸入。如果計算得到的數(shù)值超過8位，顯示也會報錯。剛開始采用定點(diǎn)算法，只做到了正負(fù)整數(shù)范圍內(nèi)的四則運(yùn)算。后面改用浮點(diǎn)的方案，可以計算小數(shù)，小數(shù)暫取4位進(jìn)行顯示，顯示更多位也可以，并且實(shí)現(xiàn)了科學(xué)計算器應(yīng)有的功能。

3.2時間和日期顯示部分

出于學(xué)習(xí)的目的，時間采用定時器來累加，沒用使用時鐘芯片的方案。這樣子做出來的時鐘誤差會比用芯片的大，不過經(jīng)過處理之后，現(xiàn)在的誤差為一天12S，基本達(dá)到要求。但是可以肯定的是用時鐘芯片的方案是更好的，時間的誤差不大，而且掉電也會走時?，F(xiàn)在的方案掉電之后就需要對時間進(jìn)行重新設(shè)置，

設(shè)置時間、日期和鬧鈴時間采用三個單獨(dú)的按鍵，可以輸入相應(yīng)的按鍵對應(yīng)的鍵值對其進(jìn)行修改。程序編寫對不合實(shí)際的數(shù)字不進(jìn)行接收，如小時第一位數(shù)字不能是比2更大的數(shù)字，小時是不能比23更大的數(shù)。如果輸入了不合適的數(shù)值，光標(biāo)會停在原地等待重新輸入。

當(dāng)日期改變了之后，星期會跟著自動轉(zhuǎn)換。星期的算法思路如下：以公元元年的1月1日為參考點(diǎn)，如果每一年都是平年，即365天，除7余1，也就是說如果不遇上潤年，每往下一年就會使星期數(shù)增一。同樣的道理，如果遇上潤年，則多增一，第0年也是閏年。

鬧鈴的時間和現(xiàn)在走時的時間相等的時候，蜂鳴器就會響。關(guān)掉鬧鈴的話按鬧鈴關(guān)閉鍵。

3.3密碼輸入功能

密碼功能包括密碼輸入按鍵，檢查輸入是否正確的按鍵。修改密碼的按鍵，修改密碼要求輸入一次原始密碼。在輸入正確的情況下，提示輸入新密碼，新密碼設(shè)定之后要重新輸入一次進(jìn)行確定。第二次輸入的密碼和第一次相同就設(shè)置成功，下次進(jìn)入密碼模式的正確的密碼就是修改以后的密碼。如果不一樣，修改密碼失敗，密碼為初始密碼222222.密碼輸入成功以后會顯示到時間顯示模式。

3.4功能按鍵

同時按下時間功能鍵和任意按鍵進(jìn)入時間顯示模式，這時的矩陣鍵盤執(zhí)行時間模式下的功能。按計算功能鍵和任意按鍵切換到計算功能，在計算模式下Shift功能鍵對按鍵進(jìn)行復(fù)用。按密碼功能鍵和輸入密碼或者修改密碼按鍵進(jìn)入密碼模式。Shift功能處理科學(xué)計算器的函數(shù)的運(yùn)算和清屏以及負(fù)號的輸入，操作方法是同時按下Shift和對應(yīng)的函數(shù)鍵，松手以后顯示要計算的函數(shù)名稱，按等號執(zhí)行函數(shù)計算。

4軟件流程圖

5作品改進(jìn)設(shè)想

作品對計算器的主體功能實(shí)現(xiàn)的很好，只需要再對可能出現(xiàn)的Bug寫出解決方案，在使用者出現(xiàn)誤操作的時候會出現(xiàn)應(yīng)有的提示，并且程序不會死機(jī)。我自己對所有功能進(jìn)行了調(diào)試，未發(fā)現(xiàn)上述情況的存在。另外，加入DS18b20進(jìn)行測溫顯示可以體現(xiàn)作品更多的人性化考慮，日歷功能可以進(jìn)一步豐富到萬年歷，加入農(nóng)歷和節(jié)氣的顯示，這個時候就要改換12864進(jìn)行顯示。

附：

實(shí)物圖

正面效果圖

反面布線圖