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1、基于qt的科学计算器的设计与实现本科毕业论文 北京邮电大学毕业设计 基于qt的科学计算器的设计与实现 i 摘要 随着科技的飞速发展，人类已经进入信息化的大时代。信息技术发展更是日新月异,计算器已经进入而且融入人们生活的各个领域,在现代生活中无处不在，大型复杂的计算是人脑和手工所不能胜任的，而且容易出错且准确度不高。科学计算器作为一种快速便捷的计算工具方便了人类的使用。科学计算器包含简单的四则加减乘除运算、复杂的数学运算、二八十十六进制之间的相互转换等功能，具有美观的界面，操作方便简单，能够被用户所接受，科学计算器在我们的日常生活、学习、工作中使用相当广泛，而且种类繁多，所以科学计算器的程序设计
2、因此应运产生。 本文从课题背景、计算器的概况、计算器的相关技术、项目内容和要求、概要设计、设计流程、系统实现、系统调试等方面详细说明了小型科学计算器的开发设计过程。软件采用Qt Creator设计界面结合C+面向对象编程语言来开发。科学计算器包含简单的四则运算、复杂的数学表达式运算、与或运算、进制之间的相互转换、简易画图板等功能。 该科学计算器具有界面可视化，用户操作简单实用方便等优点，为用户进行复杂科学的计算提供了高效率的计算保证。 关键词：科学计算器；进制转换； Qt Creator；C+；运算 ii Design and implementation of scientific calc
3、ulator based on QT Abstract With the rapid development of science and technology, mankind has entered the information era. The development of information technology is change rapidly, the computers have entered and integrated into various fields among peoples lives, even are ubiquitous in modern lif
4、e .The humans brain and hand have already could not completed the calculation of large scale complex, but also prone to error and accuracy is not high. Scientific calculator as a kind of quick and convenient calculation tool is convenient for humans using. Scientific calculator contains between four
5、 simple add, subtract, multiply and divide operations, a complex mathematical operation, two、eight、ten and sixteens hexadecimal conversion functions, with a beautiful interface, simple and convenient operation, and can be accepted by users. Scientific calculator is quite widely in our daily life, st
6、udy, work, and variety of classifications, so the programs design about scientific calculator is produced. From this background, calculator, calculator of related technology, project content and requirements, the outline design, process design, system implementation, system debugging are described i
7、n detail the development and design process of the small.scientific calculator. The program use Qt Creator tool to design the interface with the C+ object oriented programming language. Scientific calculator contains four simple operation, complex mathematical expression operation, and operation, or
8、 between hexadecimal conversion, a simple drawing board and other functions. The scientific calculator has the advantages of visual interface, user operation is simple and practical and convenient, and ensures the efficient calculation for the user to calculate the complicated science. iii Keyword:
9、Scientific calculator; hexadecimal; Qt Creator; C+; convenient iv 目录 摘要. i i Abstract . i ii 1 绪论. (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 综述科学计算器的概况 (1) 1.2.1 科学计算器在生活中的应用 (1) 1.2.2 科学计算器的发展前景 (3) 1.3 综述科学计算器的相关技术 (3) 2 系统开发技术和工具 (5) 2.1 系统介绍 (5) 2.2 系统开发语言介绍 (5) 2.3 系统开发工具介绍 (6) 2.4 能力要求 (8) 2.5 项目特点及意义 (8) 3 需求分析 (
10、9) 3.1 功能需求与分析 (9) 3.2 安全性分析 (9) 3.3 可行性分析 (9) 3.4 技术经济分析 (10) 3.5 用例图 (10) 3.5.1 UML介绍 (10) 3.5.2 科学计算器用例图 (11) 3.5.3 画图板用例图 (12) 4 总体设计 (14) 4.1 总体设计目标 (14) 4.2 功能模块设计 (14) v 4.2.1 科学计算功能模块 (14) 4.2.2 画图板功能模块 (17) 5 详细设计 (18) 5.1 设计目的 (18) 5.2 设计说明 (18) 5.2.1 UI界面风格 (18) 5.2.2 科学计算器模块 (19) 5.2.3 画
11、图板模块 (20) 6 系统实现 (21) 6.1 系统功能介绍 (21) 6.2 科学计算器 (21) 6.2.1 科学计算器进制选择功能 (22) 6.2.2 科学计算器进制转换功能 (24) 6.2.3 科学计算器清空回退功能 (27) 6.2.4 科学计算器计算功能 (27) 6.2.5 科学计算器其它功能 (35) 6.3 画图板 (36) 6.3.1 画图板界面设计 (36) 6.3.2 画图板功能实现 (37) 7 系统测试 (39) 7.1 软件测试概述 (39) 7.1.1 测试目标 (39) 7.1.2 测试方法 (39) 7.2 对本系统的测试 (40) 7.2.1 配置
12、问题 (40) 7.2.2 信号和槽的问题 (41) 结束语 (42) 致谢 (43) vi 参考文献 (44) 英语原文 (45) 中文翻译 (49) vii 北京邮电大学毕业设计 1 绪论 1.1 课题背景 计算器（calculator）一般是指“电子计算器”。计算器能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片，但结构简单，比现代电脑结构简单得多，可以说是第一代的电子计算机（电脑），且功能也较弱，但较为方便与廉价，可广泛运用于商业交易中，是必备的办公用品之一。本计算器可以进行简单的四则运算（加、减、乘、除）但仅限于十进制下，还可以进行简单的科学计算开方、平方的计算，最多可以输入256字符，操
13、作简便，主要采用的技术为Qt Creator，不仅能锻炼自己的编程能力，还可以根据自己的需要来编写适合自己的计算器。 随着科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。在科技论文写作过程中，可能参考或引用大量的文献和资料(许多是以电子文档的形式存在)，如果以文件的形式存储，管理起来十分复杂，给日常工作带来极大的不便，甚至造成电子文档的破坏和丢失，安全性更是难以保证。对帮助功能也有保存添加等功能。具有无法比拟的优点.例如:检索迅速、查找方便、可靠性高、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高科技论文管理效率,也
14、是企业、学校的科学化、正规化管理,与世界接轨的重要条件。 1.2 综述科学计算器的概况 1.2.1 科学计算器在生活中的应用 现代信息技术逐渐发展并被普及和应用，让大家的思维方式、工作方和学习方式有了很大的变化。课程标准指出数学课程需大力加强现代信息技术的运用，发挥现代信息技术对数学教学改革的积极作用，使现代信息技术能够成为学生学习的有效工具，成为获取信息资源和习资源的广阔平台。 计算器是一种小型的手持或桌面的设备，用于完成数学计算。一般的数学计算器与计算机是不一样，数学计算器通常仅能完成算术运算和少量逻辑操作并显示其结果，但一般不能修改其程序。除了某些尺寸可比掌上型计算器的PDA之外，计算器
15、的可携性通常高于计算机。19世纪巴贝奇将计算工具的概念更往前推，试图创建第一个可编程式计算器，但他建造的机器太重了，因而无法操作（如图1-1所示）。 1 2 图1-1 1914年的机械计算器 20世纪70年代开始，微处理器技术被吸纳进计算器制程，最初的微处理器是Intel 于1971年为日本名为 Busicom （）的计算器公司生产的，1972年惠普推出第一款掌上科学计算器HP-35（如图1-2所示）。 图1-2 卡西欧fx-140计算器 夏普在此领域是计算器制造商中的佼佼者，他们最先在计算器中采用了液晶显示屏，还是最早把太阳能电池安装到计算器的企业之一。从20世纪60年代到70年代的十多年里
16、，夏普公司把生产计算器所需的原件降到了3个（以前需要3000多个）硅片、显示屏和太阳能电池，这大大降低了计算器的生产成本。 计算器的出现是人类科技发展时代的一个重要的里程碑。人们使用计算器是时代发展的趋势，计算器的出现和使用可以很方便的计算复杂的四则运算等，极大的提高了计算的速度，快捷，方便，适当的使用计算器可以促进并提高学习和工作的效率，弥补了人们在脑力运算和手工运算速度慢不准确的缺陷。现在的生活工作和学习中，计算器的使用无处不在。 计算器的教育用途方面，有些学生常在写数学作业时使用计算器。但因担心学生的基本算术能力因而受到戕害，因此许多教育人士抗拒让学生过早使用它。而某些课程限制使用计算器
17、运算算术，直到学到更高级的计算技巧；其他人则不同意以纸笔或心算算术的重要性，他们更注重教授评估与解决问题的技巧。然而，还是有一些其他顾虑：例如学生可能以错误的方式使用计算器，并因对计算器的信赖而盲目相信答案。教师为了破解学生的盲信，常会指导学生以人工验算并确认其答案的正确性。当然，学生也有可能只运用计算器取得答案，而不了解运算的真实意义，例如输入(-10)(-10)，获得100，却不了解背后“负负得正”的规则。在此情况下，计算器成为学生的依赖而非辅助工具，使学生在考试时对任何简单的运算都以计算器求解，并降低应答的速度。 1.2.2 科学计算器的发展前景 科学计算器的出现是科学技术发展的重要里程
18、碑，它最早还不是以科学计算器的身份出现在公众的视野中，最早是被法国科学家引用算盘的原理，进而发明了第一台机械式计算器，但是只能做加减运算，操作繁琐，后来随着时代的发展，科技也在不断地进步，德国科学家将机械式计算器改进实现了乘除的运算，此后，一直到了20世纪50年代末才出现了电子计算器。电子计算器的出现极大的丰富和改进了机械式计算器，出现了很多功能，并且操作简单，使用方便。 如今，科学计算器的使用在人们的生活工作学习中无处不在，随着人们对计算器的需要，它也有了更近一步的发展，计算功能增多，就我所知，美国的高校使用的科学计算器可以计算微积分等运算，更是在脑力上使人们得到了解放。技术在发展，人们的需
19、求也在不在的变化和增多，科学计算器的也会随着有更大的发展和变化，发展的道路一直在延续。 1.3 综述科学计算器的相关技术 计算机的程序可计算极为复杂的数学程序，这是一般计算器所无法相比的，不过现在也有一些功能较强大的计算器具有编程功能。计算器的复杂度随着使用目的而有所不同。 最简单的计算器模块应该包含下列部件： 电源，例如电池或太阳能板 3 显示幕，通常以LED光源或LCD制成，可显示一定数量的数字（通常为八、 十、十二、十六位，以十二位最常见） 电子回路 十个数字键，从0到9 小数点 等于符号，用于显示运算解 四个运算函数（加减乘除） 取消键，用于清空目前显示的数字电源开关 其他基本函数，例
20、如求平方根或百分比键（%） 更高级的模块也许会有一个单数值记忆按键（M+，M-），可在需要时叫回20世纪80年代早期，基本计算器开始置入其他小型设备，例如手机、调用器或腕表。 科学计算器或工程型计算器支持三角函数、微积分、统计与其他函数。而最先进的现代计算器甚至可显示图型，并且包含计算机代数系统。这种计算器可以编写程序，且内含了代数方程式求解程序、经济模型甚至游戏程序。这类计算器可显示填满显示屏的单一数值。并可将数字以科学记数法表现至9.999999999*1099。如果用户试图输入一过大的数值或运算产生过大数值的算式（例如输入100!，即100阶乘），则计算器仅显示“错误”（error）一词
21、。因为存储器如此有限的计算器无法存储如此巨大的输入(=10160)。 “错误”也用以表示数学上未定义的函数或操作，例如除以零或对负数取平方根（除了某些高级的科学计算器拥有可处理复数的特殊函数，大部分科学计算器不允许复数的存在）。某些少数计算器可分别这两种错误的不同，虽然用户依然难以了解error 1与error2的差别何在。 仅有少数公司研发与制造现代职业工程师与经济学家用的计算器：最有名的是Casio、夏普、HP与德州仪器。这些计算器都是嵌入式系统的范型。 此款简单的科学计算器能实现加、减、乘、除、平方、幂次方、倒数、取整、取模以及位运算，再次基础上又增加了二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换与运算，并且设计有简易的画图板，画图板内有文件的打开与保存，椭圆、矩形、画笔、画刷、橡皮擦和清屏画图工具，还有与其对应的属性设置等。这些功能的实现，用C+面向对象编程语言并在QT Creator开发平台上设计编写而成。该计算器大大的降低了数字计算的难度且提高了计算的准确度和精确度。界面清晰，让人一目了然。该计算器使用简单和操作方便，对人们在生活和学习有巨大的帮助作用，也方便了飞专业人士在日常生活中的计算操作，也对在职人员的工作有点帮助作用。 在计算器模块的设计中，从操作角度出发，充分考虑使用者，是该计算器成为使用者的掌上助手，解决生活学习中常见的计算问题。 4