如何建立一个计算器？
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这是一个无需太多电子知识即可构建的计算器示例。它具有全功能，但不包括附加功能。
那不是一个微不足道的项目。有许多教育子项目值得担心。一种是按钮和反跳。另一种是将字符写入显示器。是否要实现此功能的决定是您是否有兴趣从一大堆的nand门中制作出来，还是想采用微控制器或其他处理器并编写软件？您是否有兴趣使用fpga并在RTL中进行所有数学运算？您需要将问题分解为这些组件，并一次工作/学习一个组件，然后将它们组合在一起。例如，如果核心数学引擎实际上是微控制器上的软件，则一项任务将包括在台式计算机上编写一些C函数，您可以将这些C函数输入击键并输出字符，这些字符最终将显示在显示器上。如果您以前从未编程过，那么这是一项艰巨的任务。
作为一个教育项目，我要做的是得到一些msp430 launchapads，每个价格低于5美元，或者STM32价值线发现（基于stm32 / arm的一个而不是另一个），每个价格约12美元。许多人会引导您转向arduino，这也是一个很好的平台，它有其优点和缺点，我不会将其作为我的第一个微控制器。买一个简单的两行液晶面板，以前的大地液晶是一个好地方，也许只是去星火。拿一个微控制器板将其连接到LCD面板，并学习如何在显示屏上放置字符。然后，我将学习如何在微控制器上使用uart，它通常是先发送字节，然后再接收和回显。使用uart接收器接收要放在显示器上的东西，然后使用哑终端（putty，hyperterm，minicom）从计算机中输入内容并确保其正常工作。接下来使用另一个微控制器，使用您的uart进出经验，并在核心数学引擎上工作，首先从计算机中将其输入0-9，+，-，=，然后再乘以除法，然后再浮点（如果您足够勇敢）为此（或拥有适合的库）。数学模块的输出将在输入=时回显输入数字并打印结果，等等。然后找出如何处理按钮，找到按钮数组，以某种方式将其馈入第三个微控制器，进行反跳，然后将其变成从0-9，u，+，-，=中的uart发送到数学微控制器。然后，将所有这些简化为一个微控制器，而无需在中间添加uart的东西。利用您的uart进出经验，并在核心数学引擎上工作，首先从计算机中输入0-9，+，-，=，然后加乘除运算，然后加上浮点运算（如果您对此有足够的勇气）（或合适的库）。数学模块的输出将在输入=时回显输入数字并打印结果，等等。然后找出如何处理按钮，找到按钮数组，以某种方式将其馈入第三个微控制器，进行反跳，然后将其变成将uart从0-9，+，-，=转换为数学微控制器。然后，将所有这些简化为一个微控制器，而无需在中间添加uart的东西。利用您的uart进出经验，并在核心数学引擎上工作，首先从计算机中输入0-9，+，-，=，然后加乘除运算，然后加上浮点运算（如果您对此有足够的勇气）（或合适的库）。数学模块的输出将在输入=时回显输入数字并打印结果，等等。然后找出如何处理按钮，找到按钮数组，以某种方式将其馈入第三个微控制器，进行反跳，然后将其变成将uart从0-9，+，-，=转换为数学微控制器。然后，将所有这些简化为一个微控制器，而无需在中间添加uart的东西。数学模块的输出将在输入=时回显输入数字并打印结果，等等。然后找出如何处理按钮，找到按钮数组，以某种方式将其馈入第三个微控制器，进行反跳，然后将其变成将uart从0-9，+，-，=转换为数学微控制器。然后，将所有这些简化为一个微控制器，而无需在中间添加uart的东西。数学模块的输出将在输入=时回显输入数字并打印结果，等等。然后找出如何处理按钮，找到按钮数组，以某种方式将其馈入第三个微控制器，进行反跳，然后将其变成将uart从0-9，+，-，=转换为数学微控制器。然后，将所有这些简化为一个微控制器，而无需在中间添加uart的东西。
另一种选择是从knjn.com或brevia brevia（够大吗？）或许多其他产品中获得一块rs-232 fpga板，然后使用RTL语言处理每个功能块。它的某些部分将比等效的软件解决方案容易得多，某些部分将比软件解决方案难一些。
如果您可以提供有关您在想什么的更多信息，请使用一盒基于nand门或基于微控制器的解决方案，或者您是否在考虑其他问题？
您可以构建的最简单的电子计算器将是四功能二进制计算器。您可以使用输入二进制数的开关来构建它，并且7400系列基本逻辑元素可以处理将要执行加法运算的加法器。您可以使用单个LED来表示输出中的每个二进制数字，也可以使用几个七段显示器以十六进制显示数字。构建一个二进制计算器将使您避免构建十进制到二进制的转换器，并帮助您熟悉数字电子的工作原理。如果您打算以数字电子技术为爱好，则可能需要考虑获得Logisim，这是一个免费程序，可让您在构建电路之前模拟电路。
这是我的方法。
选择组件：
Input Device（在我的情况下是4x4键盘。10个数字键，4个用于运算符，一个用于'='，一个用于'reset / refresh'）
Processor（8位AVR）
Output device（16x2 LCD）
Power supply（带有9伏电池的LM7805稳压器）
BreadBoard（开始工作后制作PCB）
我选择在汇编中编程（学习），这是个人选择的问题。我将AVR Studio 4用作IDE，并使用了基于lpt的自制ISP编程器将十六进制闪存写入AVR。
然后我写了LCD和键盘驱动程序。当能够接受输入并产生输出时，开始使用十进制数字和运算符进行解析，然后解析表达式并阅读有关Infix，Postfix和Prefix方法的信息。我完成了组装工作，因此没有“ FLOAT数据类型支持”，最后我实现了自定义数据类型（基于BCD的数据类型用于保持15位十进制精度，但这对RAM来说是巨大的浪费！）。
所有这些都完成了，瞧，..我的计算器已经准备好了（我将其命名为BUB！）。
我的频率为1MHz，能够击败casio_991MS（就小数精度，乘法和除法而言）。
我希望这对其他人有帮助。
您可以将开发工具包与板上所有组件一起使用，以使您可以专注于软件。例如，http://www.microchip.com/stellent/idcplg? IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en024858&part =DM240001该套件具有PIC，LCD和少量按钮。有很多标题可以添加其他按钮。一个缺点是LCD更大，那么您可能最初想使用它，但它一定会让您入门。
如果您四处搜寻，也许可以找到较小的（和更便宜的）开始。
使用这样的工具包将使它们的编写变得更加容易，因为它们将是一些示例，并且由于它们都已正确设置，因此消除了硬件问题。另一个缺点是该工具包使用高端图片，这对于计算器项目来说是过分的，但是它确实为您提供了成长和修改它的空间，以便将来执行其他任务。它还将为您提供原理图，以用作将来制作自己的电路板的起点。
首先，您应该考虑需要的主要组件。您可能需要一个微控制器，一个键盘和一个LCD屏幕。一旦选择了这些组件，它应该与开发固件一样简单。
我相信这可以是一个很好的初学者学习项目，但它并非易事，而且您将在此过程中需要学习很多，并且要耐心，因为该项目包括许多子项目，需要在学习过程中解决。办法。
您需要决定的第一个设计障碍是您希望在什么技术水平上进行？带有或不带有微控制器（基本上是自给自足的微处理器），带/不带算术单元（ALU）的离散逻辑（例如AND，OR，NOR门和触发器），可编程逻辑（CPLD，FPGA），我还没有其他没有提及或考虑过。首先应该考虑用于计算的技术，输入/输出控制是次要决定（LED七段显示器，LCD面板），主要受美学或成本影响。
有趣的Clive Maxfield撰写的一本非常易读的书，《如何进行数学运算》（ISBN：0471732788），是学习数字计算的一个可能有用的起点。这是在“软”编程或逻辑级别上编写的，您需要了解这些才能真正进行计算。
有人以uWatch（-- micro-Watch）项目为例，互联网上有很多电气工程师（或EE学生）在1970年代建造自己的计算器的参考。关于构建基于FPGA（可编程逻辑器件）的计算器也有一些细节。
对于电子学（或数字电子学）的新手，我建议使用micrcontroller作为设计的起点，请查看上述书的网站，以感觉编程的复杂性（如果您有任何编程经验，则不多）为微控制器，然后从那里去。
硬件要求
- 用于用户输入的键盘
- 用于显示输入和结果的LCD
在实际的计算器产品，你需要像显示的特殊字符的自定义LCD=，-以及M（对于MC，MR和MS操作）的迹象。定制的LCD设计的成本高达3000美元，但是定制的LCD变得比其他通用LCD更经济。由于您的项目只是出于爱好，因此我建议您使用带有KS0108控制器的通用LCD。 - 一个非常便宜且没有功能的微控制器
您将需要一个非常基本的控制器，因为您将执行非常简单的任务。您可以使用便宜的PIC微控制器。
设计步骤
- 驱动您的LCD
管理驱动您的LCD。在上面写一些数字。为此编写一个软件界面。 - 测试您的键盘
执行与LCD相同的步骤。确保键盘上有软件控制。 - 编写执行算术运算的算法。
如果您使用可以相乘和除法的微控制器，则无需自己执行该运算；但是您必须为微控制器支付更多的费用，另一方面，您在项目过程中所学的知识却减少了。
如果要添加更高级的算术功能（例如平方根，正弦/余弦计算等），则需要使用牛顿法或泰勒级数展开来实现相关的计算算法。
否则，这将是一个简单的项目。如果您以前没有太多经验，那么您的主要挑战将是驱动LCD和键盘。
实现计算器的最简单方法可能是使用微控制器。如果您决定走这条路线，第一步将是找到一些代码来实际进行计算。您需要一个接受操作数和运算符并吐出结果的程序。这个用c编写的相对简单的计算器模块应该让您知道什么是必要的。它可以进行加，减，乘，除以及一些按位运算，并且，如果您像科学计算器一样使用反向波兰表示法，则可以解决括号中的子表达式。因此，您将读取按下的按钮，将每个“令牌”收集到缓冲区中，将任何数字转换为实际数字值，然后在获得“ =”按钮时，将令牌列表输入此评估代码，从而减少并解决了表达式产生单个值。
对于初学者，这是我为您的项目建议的BOM：
- 1个Arduino Uno或Leonardo开发板，上面装有所需的微控制器
HD44780基于1x 的LCD，就像无所不在的16x2的LCD- 1个4x4矩阵键盘
这将允许构建一个基本的计算器。
为了更高级的目的，这是我建议的BOM：
- 1个Arduino Mega 2560或Arduino Due（在这种情况下程序会很大）
ST7920基于1x 的矩阵LCD，同时支持字符和图形- 1个用于键盘的Arduino USB主机护罩（仅限Mega 2560，由于具有本机USB主机功能）
这将使您能够构建精美的图形计算器，例如那些TI-83 Plus或TI-nSpire系列。