基于ARM的计算器系统设计 嵌入式系统开发课程设计.doc

嵌入式系统开发课程设计目录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l 学习键盘接口的原理l 掌握通过输入输出端口扩展键盘的方法l 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l 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。l 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01234567段码0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8字符89abcdef段码0x800x900x880x830xc60xa10x860x8ejxarm9-2410教学实验系统位码表位数123456位码0x3e0x3d0x3b0x370x2f0x1fjxarm9-2410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w0x10000006数码管扫描控制寄存器8位wl 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(a op b); 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l 系统结构框图小键盘模块处理模块显示模块键盘键值待显示数值l 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。l 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。l 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。l 用户说明计算器键盘说明：123+456789ce0()=系统采用jxarm9-2410教学实验箱提供的44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999999999999之间的任何数。4 核心程序设计4.1 程序流程图num = (num*10)+(ch-0);开始nnnnnnnyyyyyy调用ch=key_getkeypoll()函数ch=0&ch=0&ch=65&ch999999)for(i=0;i=5;i+)*(u8*) 0x10000006) = seg1;*(u8*) 0x10000004) = seg7table14;delay(delaytime);*(u8*) 0x10000006) = seg0;*(u8*) 0x10000004) = seg7table14;delay(delaytime);else for(i=0;i=5;i+) flag=0;if(cur=(num/100000)%10)flag=1;*(u8*) 0x10000006) = seg5;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablecur;delay(delaytime);if(cur=(num/10000)%10) | flag)flag=1;*(u8*) 0x10000006) = seg4;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablecur;delay(delaytime);if(cur=(num/1000)%10) | flag)flag=1;*(u8*) 0x10000006) = seg3;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablecur;delay(delaytime);if(cur=(num/100)%10) | flag)flag=1;*(u8*) 0x10000006) = seg2;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablecur;delay(delaytime);if(cur=(num/10)%10) | flag)flag=1;*(u8*) 0x10000006) = seg1;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablecur;delay(delaytime);*(u8*) 0x10000006) = seg0;*(u8*) 0x10000004) = seg7tablenum%10;delay(delaytime);/*-栈处理-*/void push(int * stack,int * top,int val)if(stack=num)printf(push val %dn,val);else printf(push sym %cn,val);if(*top = stack_size) return;stack(*top)+ = val;int pop(int * stack,int * top)if(*top=0)return -1;return stack-(*top);5 结果及分析l 实验结果小键盘输入：7+8*6led依次显示：7，8，6，55小键盘输入：(7+8)*6led依次显示：7，8，6，90l 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