基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计 精品.docx

基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计 精品.docx

《基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计 精品.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计 精品.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计精品

目录

1目的及意义-3-

2系统的基本原理及设计思想-3-

2.1基本原理-3-

2.2设计思想-5-

3核心程序设计-7-

3.1程序流程图-7-

3.2源代码-8-

4结果及分析-14-

5总结-15-

参考文献-15-

1目的及意义

●学习键盘接口的原理

●掌握通过输入输出端口扩展键盘的方法

●编写矩阵键盘的扫描程序，并将按键键值在数码管中显示，实现简单计算器的功能

2实验要求

基于JXARM9-2410实验箱实现计算机器，要求可实现带括号以及优先级的计算器。

可运算加减乘除等基本运算。

3系统的基本原理及设计思想

3.1基本原理

●键盘原理

JXARM9-2410教学实验系统的键盘电路由一块74HC273锁存器和74LVCH244缓冲器完成键盘识别。

在没有按键的情况下，ROW0-ROW3通过上拉来保持高电平。

检测时通过将COL0-COL3中的某一列输入低电平，如果该列没有键按下时，通过74LVCH244读取到的行值应该为高电平，如果该列某行位置有键按下，那么该行读到的值应为低电平。

因此，采用轮询方式检测键盘的方法为：

循环往各列输入低电平，然后读取行值，如果为高电平，则判断下一列，否则，该行有键按下，此时已经读取到了该键的行值和列值，然后根据行值和列值得到键码。

●LED原理

JXARM9-2410拥有六位7段共阳数码管。

要在某位数码管上显示一个段码表中的字符，需要使用地址空间0x10000006选择位码，并将待显示的数据存储在地址空间0x10000004中。

JXARM9-2410教学实验系统段码表

字符

0

1

2

3

4

5

6

7

段码

0xc0

0xf9

0xa4

0xb0

0x99

0x92

0x82

0xf8

字符

8

9

A

B

C

D

E

F

段码

0x80

0x90

0x88

0x83

0xc6

0xa1

0x86

0x8e

JXARM9-2410教学实验系统位码表

位数

1

2

3

4

5

6

位码

0x3e

0x3d

0x3b

0x37

0x2f

0x1f

JXARM9-2410教学实验系统地址空间分配

地址空间

说明

数据宽度

读/写（属性）

0x10000004

数码管数据寄存器

8位

W

0x10000006

数码管扫描控制寄存器

8位

W

●计算原理

定义一个操作数栈Opnd,一个操作符栈Optr。

思想是：

置操作数栈为空，操作符栈压入元素"#"（它具有最高优先级）,依次读入表达式中的每个字符CH，如果CH是操作数，则CH压入操作数栈，如果CH是操作符，那么将CH和操作符栈顶元素进行优先级比较（如‘×’优先级高于‘＋’）。

如果优先级大于当前栈顶元素，那么将其压栈，

如果其优先级小于当前栈顶元素，那么执行op=optr.pop（）;（取当前栈顶操作符），a=opnd.pop（）（取当前栈顶操作数存入临时变量a）;b=opnd.pop（）（取当前栈顶操作数存入临时变量b）;c=计算（aopb）;opnd.push（c）;

如果优先级相等，则当前操作符出栈。

重复上述操作直到表达式处理完毕。

最后操作数栈剩余的操作数就是计算的最终结果。

3.2设计思想

●系统结构框图

●系统设计思想

小键盘模块：

计算器的输入部分，用于得到用户输入的待的表达式，该模块调用系统提供的Key_GetKeyPoll（）;函数，得到当前采集到的键值的ASCII码。

并将ASCII码传递到处理模块。

处理模块：

计算器的核心部分，该模块接收小键盘模块传递的ASCII码值，进行处理，将待显示数值的段码和位码传递到显示模块。

显示模块：

计算器的显示部分，用于显示计算机的中间数据和最终结果，该模块接收处理模块待显示的数据，将有效数据显示在LED上。

完成计算机器的功能。

●设计方案

小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用上述双栈结构的表达式计算器思想。

●备选方案

方案一：

小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用单栈结构的逆波兰式算法。

方案二：

小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用运算符号触发。

●用户说明

计算器键盘说明：

1

2

3

+

4

5

6

×

7

8

9

CE

0

（

）

=

系统采用JXARM9-2410教学实验箱提供的4×4键盘，布局如左图，由于数量限制，故只能进行加法和乘法两种运算。

计算器LED显示部分说明：

系统采用JXARM9-2410教学实验箱提供的6位7段数码管，布局如上图，计算时可显示－999999～＋999999之间的任何数。

4核心程序设计

4.1程序流程图

4.2源代码

/*--------------------------------包含文件-----------------------------------*/

#include"def.h"

#include"2410lib.h"

#include"option.h"

#include"2410addr.h"

#include"interrupt.h"

#defineSEG00x3e

#defineSEG10x3d

#defineSEG20x3b

#defineSEG30x37

#defineSEG40x2f

#defineSEG50x1f

/*------------------------------------栈定义---------------------------------*/

#ifndefSTACK_SIZE

#defineSTACK_SIZE64

#endif

intNum[STACK_SIZE]

intNumTop=0;

intSym[STACK_SIZE];

intSymTop=0;

voidPush（int*stack,int*top,intval）;

intPop（int*stack,int*top）;

/*------------------------------------声明-------------------------------------*/

#defineDELAYTIME1

externunsignedcharseg7table[16];

voidDelay（inttime）;

voiddisplay（intnum）;

intCalculate（intright,intleft,intsymbol）;

/*-----------------------------------主函数-------------------------------------*/

voidMain（void）

{

/*-------------配置系统时钟,初始化端口,初始化串口---------------*/

ChangeClockDivider（1,1）;

ChangeMPllValue（0xa1,0x3,0x1）;

Port_Init（）;

Uart_Init（0,115200）;

Uart_Select（0）;

PRINTF（"\n欢迎使用计算器\n"）;

/*-------------------------------------------------------------*/

charnumber[255];

charsign;

intnow=0;

intnum=0;

intSymTmp;

intResTmp;

intFlag=0;

while

（1）

{

unsignedcharch;

ch=Key_GetKeyPoll（）;

Delay

（1）;

Delay（DELAYTIME）;

if（ch>='0'&&ch<='9'）

{

num=（num*10）+（ch-'0'）;

Flag=1;

}

if（ch>=65&&ch<=70）

{

if（Flag）

{

Push（Num,&NumTop,num）;

num=0;

Flag=0;

}

switch（ch）

{

case65:

//对‘（’的处理（左括号）

Push（Sym,&SymTop,'（'）;

break;

case66:

//对‘）’的处理（右括号）

while（SymTop!

=0&&（SymTmp=Pop（Sym,&SymTop））!

='（'）

{ResTmp=Calculate（Pop（Num,&NumTop）,Pop（Num,&NumTop）,SymTmp）;

Push（Num,&NumTop,ResTmp）;

}

break;

case67:

//对‘+（加号）’的处理

if（SymTop!

=0&&Sym[SymTop-1]!

='（'）

{

ResTmp=Calculate（Pop（Num,&NumTop）,Pop（Num,&NumTop）,Pop（Sym,&SymTop））;

Push（Num,&NumTop,ResTmp）;

}

Push（Sym,&SymTop,'+'）;

break;

case68:

//对‘*（乘号）’的处理

if（SymTop!

=0&&Sym[SymTop-1]!

='（'&&Sym[SymTop-1]!

='+'）

{

ResTmp=Calculate（Pop（Num,&NumTop）,Pop（Num,&NumTop）,Pop（Sym,&SymTop））;

Push（Num,&NumTop,ResTmp）;

}

Push（Sym,&SymTop,'*'）;

break;

case69:

//对CE的处理

NumTop=0;

SymTop=0;

num=0;

break;

case70:

//对‘=’号处理

if（SymTop!

=0）

{

while（SymTop!

=0&&（SymTmp=Pop（Sym,&SymTop））!

='（'）

{

ResTmp=Calculate（Pop（Num,&NumTop）,Pop（Num,&NumTop）,SymTmp）;

Push（Num,&NumTop,ResTmp）;

}

}

num=Pop（Num,&NumTop）;

break;

}

}

display（num）;

}

}

/*-------------------------------------计算-------------------------------------*/

intCalculate（intright,intleft,intsymbol）

{

intresult=0;

switch（symbol）

{

case'+':

result=left+right;

break;

case'*':

result=left*right;

break;

}

returnresult;

}

/*-----------------------------------LED显示---------------------------------*/

voiddisplay（intnum）

{

inti;

intcur;

intflag=0;

if（num>999999）

{

for（i=0;i<=5;i++）

{

*（（U8*）0x10000006）=SEG1;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[14];

Delay（DELAYTIME）;

*（（U8*）0x10000006）=SEG0;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[14];

Delay（DELAYTIME）;

}

}

else

{

for（i=0;i<=5;i++）

{

flag=0;

if（（cur=（num/100000）%10））

{

flag=1;

*（（U8*）0x10000006）=SEG5;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[cur];

Delay（DELAYTIME）;

}

if（（cur=（num/10000）%10）||flag）

{

flag=1;

*（（U8*）0x10000006）=SEG4;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[cur];

Delay（DELAYTIME）;

}

if（（cur=（num/1000）%10）||flag）

{

flag=1;

*（（U8*）0x10000006）=SEG3;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[cur];

Delay（DELAYTIME）;

}

if（（cur=（num/100）%10）||flag）

{

flag=1;

*（（U8*）0x10000006）=SEG2;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[cur];

Delay（DELAYTIME）;

}

if（（cur=（num/10）%10）||flag）

{

flag=1;

*（（U8*）0x10000006）=SEG1;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[cur];

Delay（DELAYTIME）;

}

*（（U8*）0x10000006）=SEG0;

*（（U8*）0x10000004）=seg7table[num%10];

Delay（DELAYTIME）;

}

}

}

/*-----------------------------------栈处理---------------------------------*/

voidPush（int*stack,int*top,intval）

{

if（stack==Num）PRINTF（"PUSHval%d\n",val）;

elsePRINTF（"PUSHsym%c\n",val）;

if（*top==STACK_SIZE）

return;

stack[（*top）++]=val;

}

intPop（int*stack,int*top）

{

if（*top==0）

return-1;

returnstack[--（*top）];}

5结果及分析

●实验结果

小键盘输入：

7+8*6

LED依次显示：

7，8，6，55

小键盘输入：

（7+8）*6

LED依次显示：

7，8，6，90

●实验结果分析

由实验结果可看出，本次系统可以完成简单计算器的功能，可识别乘法优先，并可以对括号进行配对和优先操作。

能正确显示结果，以及中间输入过程。

6总结

本次的嵌入式课程设计我们小组的题目是简单计算器，系统主要分为处理模块（主模块），LED模块（显示模块），小键盘（输入模块），我们小组根据成员的自身能力情况分工，除三个模块外，另有一人负责容错处理和资料整理等一些事项。

从抽取题目到课程设计验收完毕，我们小组一直共同进退，一起分析问题，解决问题，当前，在课程设计中遇到不少的困难，这些困难我们都通过老师指点，共同讨论或查阅资料一一解决，在验收通过后，我们感觉到，这些课程设计是对我们小组合作的肯定。

我们的系统最终很成功，这些都离不开老师和我们自身的努力。

本次的课程设计对我们以后的工作学习和深造，起到了不可多得的作用。

参考文献

【1】精通正则表达式（美）佛瑞德（Friedl,J.E.F.）著，余晟　译2007（3）电子工业出版社

【2】数据结构与算法分析（美）维斯著，冯舜玺译2004机械工业出版社