简易计算器设计与实现 - 数电实验报告

"北京邮电大学的数电实验报告——简易计算器的设计与实现" 这篇报告详细介绍了如何设计和实现一个基于数字电子技术的简易计算器。实验的主要目标是设计一个能够处理基本算术运算（加、减、乘）以及具有特定功能的计算器。以下是报告中的关键知识点： 1. 硬件接口： - 利用4X4小键盘作为用户输入设备，包括数字0-9、清除键、等号键和加、减、乘运算符键。 - 数码管用于显示输入数字和计算结果，其中最左侧数码管表示数字的正负。 2. 运算范围与限制： - 基本要求：支持99以内自然数的加、减、乘运算，结果不超过99999。 - 提高要求：扩展到9999以内自然数的加、减法，以及除法运算，小数保留1位有效数字。 3. 运算顺序： - 实现无优先级的连续计算，即从左到右依次计算。 - 提高要求：增加运算优先级，先执行乘除，后执行加减。 4. 错误处理： - 当计算结果超出五位数（99999）时，数码管显示“Error”。 5. 系统模块化设计： - 分频器模块：将50MHz系统时钟转换为不同频率的时钟，用于键盘扫描、去抖和数码管显示。 - 键盘扫描模块：采用行列扫描方式识别4X4键盘的按键输入。 - 防抖模块：通过计数器和标志位消除按键抖动，确保稳定的键值读取。 - 控制模块：处理运算逻辑，包括运算符识别和运算顺序控制。 - 数码管模块：驱动数码管显示输入和结果。 - 报警模块：检测并处理溢出等异常情况。 6. 逻辑流程： - 键盘扫描逻辑：在时钟上升沿输出列扫描信号，下降沿读入行值，根据行值和列值判断按键。 - 防抖处理：通过计数器counter1和flag，确保按键稳定后才进行处理，防止误触发。 这个实验项目不仅涵盖了数字电子技术的基本原理，还涉及到数字逻辑、接口设计、错误处理等多个方面的知识，是学习数字系统设计和实现的良好实践。通过这样的实验，学生可以深入理解数字电路的工作原理，提升实际动手能力和问题解决能力。