基于51单片机的简易电子计算器——有温度显示和万年历等额外功能

设计实际所实现的功能

模式一可显示日期、时钟、温度，模式二可进行计算器的计算，且显示日期温度模式和计算器模式可随意切换，模式三可以滚动显示乘法口诀表。模式一与模式二可以自由切换，模式三滚动完之后自动回到模式一。

显示日期温度模式

显示日期与时钟

能够显示预设的年、月、日、时、分、秒及星期几的初始值，从初始值开始计时并每秒钟刷新时间；当从其他模式回到该模式时，时钟显示为累计结果而不会清零。

显示实时温度

能够将温度传感器感受到的温度实时显示，温度最小变化值为0.1℃。用手放在温度传感器上可以看到温度变化。

计算器模式

矩阵键盘输入模块

利用4*4键盘作为数据和命令的输入装置，可以输入整数和运算符号，并且有清零功能；设置按键消抖，使输入更准确。

计算功能

计算器可实现基本数据运算，包括：加、减、乘、除运算，但不能连续运算如连加。由于按键数量限制，没有添加更多函数功能。

乘法口诀表模式

能够以等式形式滚动显示1-9乘法口诀表，滚动显示完所有乘法口诀表内容后回到日期时钟模式。

系统原理框图及模块的作用

系统原理框图

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各模块及作用

主控芯片IAP15F2K61S2

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此芯片是宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片，可系统编程或应用编程：

增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8~12倍；
61K字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上；
拥有片内大容量2048字节的SRAM；
共有8个通道的10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM可用作D/A转换；
共有3通道捕获/比较单元（CCP/PWM/PCA）；
内部高可靠复位，8级可选复位门槛电压，可省去外部复位电路；
内部高精度R/C时钟，时钟从5MHz~35MHz可选；
两组高速异步串行通信端口可同时使用，并且可在5组管脚之间进行转换；
一组高速异步串行通信端口SPI；
各种接口扩展齐全。

4*4矩阵键盘模块

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矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4*4个。通过矩阵键盘检测被按下的按键来向系统输入信息。

DS1302时钟控制模块

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DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。其工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。

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位7：为1，表示允许把数据写入DS1302；
位6：为1，表示存取RAM数据；为0表示存取日历时钟顺序；
位5~位1：指示操作单元地址；
位0：为1，表示进行读操作；为0表示进行写操作。
控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302。在8位控制字指令输入后的下一个SCLK时钟下降沿，读出DS1302中的数据。

数字温度传感器DS18B20模块

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独特的单线接口仅需-一个端口引脚进行通讯
简单的多点分布应用
无需外部器件
可通过数据线供电
零待机功耗
测温范围-55到 +125C°，以0.5C°递增。华氏器件 -67到+257°F，以0.9°F递增
温度以9位数字量读出
温度数字量转换时间200ms(典型值)
用户可定义的非易失性温度报警设置
报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件
应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统

LCD1602液晶显示模块

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LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16×2即32个字符。LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。LCD1602液晶显示模块有8为数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。LCD1602分辨率是每字5*8点阵，可以将显示ASCII码，使用方便。LCD1602的基本操作分为四种：
a. 读状态：输入RS=0，RW=1，E=高脉冲。输出：D0—D7为状态字。
b. 读数据：输入RS=1，RW=1，E=高脉冲。输出：D0—D7为数据。
c. 写命令：输入RS=0，RW=0，E=高脉冲。输出：无。
d. 写数据：输入RS=1，RW=0，E=高脉冲。输出：无。

程序流程图设计及程序模块功能描述

程序流程图设计

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程序模块功能描述

主程序

主程序中包含初始化程序、按键扫描及计算器程序、获取日期时间及温度并将结果送至液晶显示屏显示的程序、乘法口诀表滚动显示程序。

DS1302时钟程序

时钟程序包含从DS1302读出一个字节数据，向DS1302写一个字节数据，读DS1302某地址的数据，向DS1302某个地址写入数据的程序。

LCD1602液晶显示程序

液晶显示程序包含对LCD1602判断忙或者空闲，写指令函数，写数据函数，初始化，向LCD1602发送数据，十六进制转ASCII的程序。

DS18B20温度程序

温度子程序包含DS18B20初始化，DS18B20读字节，DS18B20写字节，温度获取的程序。

系统操作说明或使用说明

按键：

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RESET键用作切换日期模式和计算器模式；
开机启动后，LCD1602液晶显示屏显示日期时间以及温度，按下RESET键，切换到计算器模式，进行简单的加减乘除计算，再按下RESET可退出计算器模式，重新显示日期。
当显示日期时间以及温度时，按下S19按键可以滚动显示乘法口诀表，显示结束后，重新显示日期时间及温度。