项目编号：mcuclub-213
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总字数：7000+
摘要
电子计算器是一种典型的大规模数字集成电路，主要由微处理器和外围的显示电路、键盘接口电路等组合而成。一般的计算器都具有四则运算、开方运算等功能，而科学计算器还具有三角函数，反三角函数，幂函数等运算功能。
本课题以香港某公司的计算器版图为基础，提取了计算器的整体电路，分别进行了模拟仿真和实物测试。根据功能对整体电路进行了模块划分和分析，理解了计算器芯片的硬件电路设计方法。通过对计算器各按键指令的分析，理解了软件实现过程，并归纳总结出了整个指令系统的指令表。本文首先在完成计算器的功能模块划分的基础上，对电源模块、时钟模块等电路结构和工作原理进行了分析，掌握了它们的设计方法。分析了键盘扫描和显示输出端口复用的实现过程，并分别对键盘扫描和显示输出相关原理和电路进行了分析。本课题通过对指令代码的分析，掌握了计算器内的四则运算算法，并对幂函数、三角函数、反三角运算的算法进行了探索。
通过本课题的研究，对计算器的硬件电路设计和软件编程设计都有了深入的了解，为设计功能更健全的计算器提供了一定的技术积累。
关键词：计算器；控制存储器；STC89C52单片机；
目 录
摘要
第一章 绪论
第二章 系统方案设计
第三章 硬件电路
第四章 软件设计
第五章 仿真测试
总结
致谢
参考文献
第一章 绪论
1.1 电子计算器的发展历史
随着集成电路技术的高速发展和计算机技术的不断提高，电子计算器的发展也进入了高速时代，而计算器技术的核心是微处理器技术，正是计算器技术的发展要求促使了微处理器技术的出现与发展。
1.1.1 集成电路出现以前
说起计算器，让我们引以为傲的是，最早的计算工具出现在中国。中国古代
最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹。这种算筹一般用竹子制成，也 有用木头、兽骨替代，约二百七十枚一束，放在袋子里可随身携带。 今天很多人仍在使用的算盘，是中国古代计算工具的另一项重大发明。明代时，珠算盘的技术已相当成熟，与现在的珠算盘已无差别。
1642年法国人帕斯卡发明了机械式加法机，在此后的几十年中，机械式计算器并没有得到根本性的发展，主要的改进只是在体积上和微小的功能改进上，比如从最初只能进行加法辅助计算扩展到能进行加减乘除四则运算等。到了20世纪，由于集成电路技术的大幅度发展，使计算器技术的快速发展成为可能，而且发展 方向也出现了分支：一是向着实现更加复杂功能，速度更加快捷的方向发展，这就是计算机技术，1946年ENIAC的诞生标志着计算机技术进入新的发展阶段，到现在计算机技术已经进入了第五代；另外一支则是朝着体积缩小，能满足一定计算功能的方向发展，这就是计算器技术。从某种意义上来说，计算机可以看作是功能更加强大，结构更加复杂的计算器。随着现在集成电路的不断发展，现在计算器的功能也越来越强大了。
20世纪六七十年代是计算器发展最为迅猛的时期，在这短短几年时间里，出现了许多从事计算器技术研究和发展的公司。1960年，第一台桌面型电子计算器出现，它用真空管做执行部件，橙色放电管做显示部件，而且它的设计中还采用了晶体管这种当时刚出现的新技术。没几年，又有好几家公司推出了所有管子采用晶体管的桌面型计算器，这种计算器的技术在原来产品基础上有了更进一步的提高，但是价格高昂和体积庞大的问题仍然存在。当时一台这样的计算器的花费可以买一部豪华家庭轿车了。
1.1.2 集成电路出现以后的计算器市场之争
这种情况在上个世纪60年代得到了重大的改变，主要是因为集成电路技术的出现，集成技术的最前沿技术很多在计算器上得到应用。在很长的一段时间里， 计算器芯片的水平代表着当时集成电路的发展水平。在当时，计算器芯片是集成
电路产品的主要形式。因为集成电路的出现，集中更多的计算器功能在同一芯片
上成为可能，当时的人们也把越来越多的计算器部件集成到芯片上。在1969年，
Mostek公司推出了大规模集成电路芯片MK-6010,这款芯片把完成计算器功能所必需的晶体管都集成在了一起，意味着单芯片计算器的开始。单芯片的设计使得总的芯片面积变小，使得便携式计算器的发展成为可能。而且因为全部采用集成电路设计，功耗降低，组装成本变小，使得计算器的应用得到更广泛的发展。计算器这些优点促使了更多的制造厂商进入这个行业，计算器市场的竞争变的更为激励。在这段时间里，几家公司对计算器技术发展起到了极大的推动作用，如TI(Texas lnstrtunents)和INTEL等。TI(Texas Instruments)是手持计算器的开创者，而INTEL则设计出了微处理芯片，微处理芯片的设计初衷是为了能生产出只改变芯片内的ROM设计就能产生各种功能不同的计算器，但是随这一技术的不断发展，微处理技术在其他设备中的应用变得越来越广泛，现在的许多家电中都能看到它的影子，如空调机、冰箱、洗衣机。微处理器的发展告别了机械电器的时代，使得我们现在的生活更为方便、快捷。所以说，计算器技术的发展推动了微处理器的发展，更是改变了现代人的生活方式。
1.2 计算器发展现状和研究意义
1.2.1 国外情况
在国外，电子计算器在集成电路出现后，技术上出现了突破性的发展。经过这几年的高速发展，电子计算器所具备的功能越来越强大，已经脱离了单纯的“算辅助工具”的功能定位。微处理器技术的发展使得计算器朝着多元化的方向发展。现在功能比较强大的计算器不仅能进行四则运算、函数运算，还能编程、运行程序、进行文件管理等。从某种意义上来说，计算器的功能逐渐在向计算机靠拢。也许，在不久的将来，会出现功能同计算机的掌上计算器。到那时，计算器将迎来它更光辉的时代。
1.2.2 国内情况
国内对计算器芯片的开发才处在起步阶段，生产研究的是比较低档的计算器，一般只具有计算的功能，而不能像国外技术那样开始朝着多元化、可编程化的方
向发展。但是尽管是这种功能简单的计算器，国内也没有掌握核心技术，大部分的计算器生产厂商都只是从事组装、销售的业务。现在一些IC设计公司，芯片制造商也开始研究计算器技术，希望可以自主研发计算器芯片，从而能在计算器这个广阔的市场中瓜分一份蛋糕。
1.3 本课题所做工作和研究意义
本课题所做工作有：一是通过版图提取计算器芯片的电路[1]；二是利用仿真平台，验证各模块功能的正确性；三是根据整理所得的电路结合仿真理解电路各模块的功能，尤其是显示与键盘扫描端口复用模块；四是根据仿真结果结合电路提取芯片的指令系统，提取其四则运算算法。计算器的核心是微处理器技术，通过分析计算器芯片，掌握计算器的核心技术，就能对微处理器的核心技术有一定的了解，这样既能自主研发计算器芯片，占据电子计算器市场，获得利润，而且可以通过对微处理技术的研究，自主设计微处理器芯片，从而延伸出更多的电子产品，如电子词典、MP3、MP4等，从而产生更多的经济效益。