简易计算器设计课程设计.doc

接口技术课程设计 题 目： 简易计算器设计 院 （系）： 信息科学与工程学院 专业班级： 计算机科学与技术 学生姓名： 学 号： 指导教师： 20XX年 X 月 X 日至20XX 年 X 月 X 日X大学X分校制 接口技术 课程设计任务书一、设计题目简易计算器设计二、设计主要内容（1） 广泛查找文献资料，认真研究，反复论证，精心设计技术方案。严格遵守各项纪律，勤奋学习，认真思考，敢于挑战困难并勇于创新。（2） 深入了解UP-TECH S2410嵌入式开发平台的基本结构、原理及使用方法，掌握在其上进行嵌入式开发的方法和步骤，熟悉相关工具的使用方法，最终利用此平台独立构造一个具备一定实用功能的ARM9（S3C2410）控制系统，在此系统基础上实现一些基本的控制功能。（3） 本设计是基于ARM9处理器来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。（4） 在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。（5） 错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。（6） 分析结果，独立撰写设计总结报告陈述自己的观点，格式应严格遵守学校规范。内容尽量翔实，其中必须要有自己独立的见解和认识。三、原始资料硬件资源：博创UP-TECH S2410 DVP嵌入式开发平台、PC机、可调电源、数字示波器。文件：实验室元器件清单、课程设计管理方法、设计任务书、实验指导书。四、要求的设计成果（1） 要求基于UP-TECH S2410 DVP嵌入式开发平台设计一款具备简单数学运算功能的计算器，可以完成一般计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除等基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。同时具备基本的错误检测及报错功能。（2） 撰写课程设计说明书，要求简洁、通顺，格式规范，设计方案正确，实现技术路线明确，论述内容完整、清楚、规范，数据、资料真实可靠，软件程序运行良好。（3） 要求提供完整的源代码并确保其原创性。五、进程安排（1）第 1 天：任务布置及相关知识讲解（2）第2-3天：资料查阅与方案制定（3）第4-8天：硬件设计、程序编制与调试阶段（4）第 9 天：撰写设计报告（5）第 10 天：答辩与考核阶段六、主要参考资料1 博创科技. 2410DVP用户手册. 配套实验指导手册，2010.2 博创科技. 经典平台硬件说明书. 配套实验指导手册，2010.3 周立功. ARM微控制器基础与实战(第2版).北京航天航空大学出版社，2005.4 周立功. C程序设计高级教程. 北京航天航空大学出版社，2013指导教师（签名）： 20 年 月 日目 录1 简易计算器 11.1课设目的11.2设计内容11.3设备及工具12设计工作原理22.1开发平台22.2 LCD液晶屏22.3 功能模块图32.4 工作流程图42.5 设计步骤42.5.1外部接口连接42.5.2设置超级终端52.5.3 H-JTAG 使用方法 52.6 软件设计 72.7调试过程遇到的问题与解决方案183. 实验结果截图194. 总结211 简易计算器1.1课设目的设计一个能够实现简单的加减乘除运算的简易计算器，主要是键盘的输入和数据的显示，利用实验箱上的键盘进行数据和运算符号的输入，LED数码管实现数据和结果的显示，通过本设计的分析，主要实现一下功能：（1）实验箱上数字键盘的数据输入，运算符的输入（2）LED动态显示输入的数据和计算的结果1.2设计内容广泛查找文献资料，认真研究，反复论证，精心设计技术方案。严格遵守各项纪律，勤奋学习，认真思考，敢于挑战困难并勇于创新。深入了解UP-TECH S2410嵌入式开发平台的基本结构、原理及使用方法，掌握在其上进行嵌入式开发的方法和步骤，熟悉相关工具的使用方法，最终利用此平台独立构造一个具备一定实用功能的ARM9（S3C2410）控制系统，在此系统基础上实现一些基本的控制功能。本设计是基于ARM9处理器来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。分析结果，独立撰写设计总结报告陈述自己的观点，格式应严格遵守学校规范。内容尽量翔实，其中必须要有自己独立的见解和认识。1.3设备及工具硬件：ARM嵌入式开发平台、H-JTAG仿真器、PC机Pentium100以上、示波器。软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、ARM集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序2 设计工作原理2.1 开发平台（1）深入了解UP-TECH S2410嵌入式开发平台的基本结构、原理及使用方法，掌握在其上进行嵌入式开发的方法和步骤，熟悉相关工具的使用方法，最终利用此平台独立构造一个具备一定实用功能的ARM9（S3C2410）控制系统，在此系统基础上实现一些基本的控制功能。（2）博创经典UP-TECH S2410 DVP简介：博创经典UP-TECH S2410 DVP 是博创科技推出的国内最强配置的嵌入式开发平台，可以满足不同院校的ARM9嵌入式教学要求。该平台可与博创PXA270核心板兼容，是目前国内性价比最高的一款实验平台。它采用Samsung S3C2410 为微处理器，并采用专业稳定的CPU 内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。博创经典UP-TECH S2410 DVP 的PCB 采用专业等长布线，保证关键信号线的信号完整性，生产采用机器贴片，批量生产。（3）博创经典UP-TECH S2410 DVP图如图3-1。图2-1开发平台视图2.2 LCD液晶屏液晶得名于其物理特性：它的分子晶体，以液态存在而非固态。这些晶体分子的液体特性使得它具有两种非常有用的特点：1、如果让电流通过液晶层，这些分子将会以电流的流向方向进行排列，如果没有电流，它们将会彼此平行排列。2、如果提供了带有细小沟槽的外层，将液晶倒入后，液晶分子会顺着槽排列，并且内层与外层以同样的方式进行排列。液晶的第三个特性是很神奇的：液晶层能使光线发生扭转。液晶层表现的有些类似偏光器，这就意味着它能够过滤除了那些从特殊方向射入之外的所有光线。此外，如果液晶层发生了扭转，光线将会随之扭转，以不同的方向从另外一个面中射出。液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关即可以阻碍光线，也可以允许光线通过。液晶单元的底层是由细小的脊构成的，这些脊的作用是让分子呈平行排列。上表面也是如此，在这两侧之间的分子平行排列，不过当上下两个表面之间呈一定的角度时，液晶随着两个不同方向的表面进行排列，就会发生扭曲。结果便是这个扭曲的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。如果电流通过液晶，所有的分子将会按照电流的方向进行排列，这样就会消除光线的扭转。如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面，扭转的光线通过(如图A)，而没有发生扭转的光线(如图B)将被阻碍。因此可以通过电流的通断改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。也有某些设计为了省电的需要，有电流时，光线不能通过，没有电流时，光线通过。偏振滤光器没有扭转的光线扭转的光线图A 加电时图B 不加电时图2-2光线穿过与阴断示意图LCD显示器的基本原理就是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。因此，LCD的驱动控制归于对每个液晶单元的通断电的控制，每个液晶单元都对应着一个电极，对其通电，便可使光线通过（也有刚好相反的，即不通电时光线通过，通电时光线不通过）。2.3 功能模块图该设计主要有数据的输入和数据的显示，数据的输入靠键盘实现，主要是数据的输入和运算符的输入，在输入运算符之后数码管全灭等待下一个数据的输入，按下Enter键计算两次输入数据的运算结果，能够实现数码管的动态显示。图2-3模块图2.4 工作流程图图2-4工作流程图2.5 设计步骤2.5.1 外部接口连接（1）用我们提供的直连串口线连接 博创经典UP-TECH S2410 DVP 的串口0 和PC 机串口。（2）用我们提供的并口线连接 博创经典UP-TECH S2410 DVP 的并口和PC 机的并口。（3）们提供的交叉网线将 博创经典UP-TECH S2410 DVP 的网络接口与PC 相连。（4）们提供的 12V 电源适配器连接到板上的 12V 输入插座。（5）箱或者耳机的插头接入板上的音频输出口(绿色)。（6）USB 电缆连接博创经典UP-TECH S2410 DVP 和PC。2.5.2 设置超级终端为了通过串口连接博创经典UP-TECH S2410 DVP，必须使用一个模拟终端程序，几乎所有的类似软件都可以使用，其中MS-Windows 自带的超级终端是最常用的选择，当你安装Windows9x 时需要自定义选择安装该项，Windows2000 及更高版本则已经缺省安装。在此着重介绍一下Windows自带的超级终端程序并以WindowsXP 为例，或许其他Windows 版本的程序界面有所不同。超级终端程序通常位于开始-程序-附件-通讯中，选择运行该程序，一般会跳出如图所示窗口，询问你是否要将Hypertrm作为默认的telnet程序，此时你不需要，因此点“否”按钮。接下来，会跳出如下窗口，点“取消”。图2-5 设置ttyso此时系统提示“确认取消”，点“是”即可，接着点提示窗口的“确定”，进入下一步。当所有的连接参数都设置好以后，打开电源开关，系统会出现 vivi 启动界面。选择超级终端“文件”菜单下的“另存为”，保存该连接设置，以便于以后再连接时就不必重新执行以上设置了。2.5.3 H-JTAG使用方法 解压光盘光盘中 /windows平台工具/H-JTAG V0.6.1.zip 双击H-JTAG V0.6.1.EXE进行安装 点击Finish 即完成了软件的安装 图2-6安装H-JTAG安装完毕，会在桌面生成H-JTAG H-Converter和H-Flasher 快捷方式，双击运行H-JTAG即可运行。 设置JTAG 端口 图2-7设置JTAG端口 选择菜单项SettingsJtag Settings 修改选项配置，正常应该弹出 使用UP-LINK接通开发板和主机，开启电源 设置初始化脚本,检测目标器件 使用开发板附带的 JTAG 小板连接开发板的JTAG 接口，并接上打开电源。点主菜单Operations-Detect Target，或者点工具栏相应的图标也可以，这时就可以看到已经检测到目标器件了。2.6 软件设计程序代码如下：/*Copyright (c) 2004-2007 , All rights reserved.by threewter2004.5.12*/* #说明: C main 函数，ucos-ii初始化等定义- Bug- TODO list -修正-2004-5-12创建*/程伟#include ./ucos-ii/includes.h /* uC/OS interface */#include ./ucos-ii/add/osaddition.h#include ./ucos-ii/add/ustring.h#include ./inc/drivers.h#include#include ./inc/sys/lib.h#include ./src/gui/gui.h#include #include #define maxs 200#define react 100#define xz 130#define yz 100char calmaxs;char readmaxs;int number=1,clear=1;double result;U16 str120;char repolmaxs; /*存储后缀表达式*/void Main_Task(void *Id); /Main_Test_Taskvoid calculate();void str2repol();void onKey(unsigned int nkey, int fnkey);char *doub2str(double d, char *str);/*任务定义*/OS_STK Main_StackSTACKSIZE=0, ; /Main_Test_Task堆栈#define Main_Task_Prio 12void ontouch(unsigned int x, int y);OS_STK test_StackSTACKSIZE=0, ; /test_Test_Task堆栈void test_Task(void *Id); /test_Test_Task#define test_Task_Prio 15/*主函数*/int main(void)ARMTargetInit(); OSInit(); OSInitUart();initOSFile();#if USE_MINIGUI=0initOSMessage();initOSList();initOSDC();initOSCtrl();/LoadFont();#endifloadsystemParam();LCD_printf( 20121183011_Chengwein);OSTaskCreate(Main_Task, (void *)0, (OS_STK *)&Main_StackSTACKSIZE-1, Main_Task_Prio);OSAddTask_Init(1);LCD_printf( please use ji suan qin);OSStart(); return 0;/*任务*/void Main_Task(void *Id) POSMSG pMsg=0;/创建消息结构 ClearScreen(); for(;) pMsg=WaitMessage(0); /等待消息switch(pMsg-Message)case OSM_KEY:/键盘消息 onKey(pMsg-WParam,pMsg-LParam); break; case OSM_TOUCH_SCREEN: break; DeleteMessage(pMsg);/删除消息,释放资源 void onKey(unsigned int nkey, int fnkey) int ret; /char *str; char skey16;cal0=0; if(clear=1)clear=0;/清屏if(nkey&KEY_DOWN)=0)return; switch(nkey&0xff)case N:/str=NumLock; break;case r:/str=Enter; calnumber=; printf(Expression：%sn,cal+1); LCD_printf(Expression:%sn,cal+1); str1number=calnumber; str2repol();calculate(); for(ret=1;ret=number;ret+) calret=0; if(ret=number)number=1;ret=2; clear=2;break;default:skey0=nkey;skey1=0;/str=skey; calnumber=nkey; str1number=calnumber; number+=1; if(clear=2) clear=1; printf(%sr,cal+1); LCD_printf(%sr,cal+1); void str2repol() /*将算术表达式转化为后缀表达式*/char strmaxs,strtemmaxs; /*存储原算术表达式*/char stackmaxs; /*作为栈使用*/char ch;int i,t,top=0,sum,st;i=0; /*获取用户输入的表达式*/do i+; stri=cali; while(cali!= & i!=maxs); sum=i; /sum中记录了str表达式中的字符的个数t=1;i=1; if(str1=-) for(st=1;stsum;st+) strtemst=strst+1; str1=0; str2=-; for(st=3;st=0&ch=0&ch=9|ch=.) if(ch!=.&zh=1) d1=10.0*d1+ch-0; if(ch=.)zh=0; if(ch!=.&zh=0) d0=10.0*d0+ch-0; counter+; ch=repolt;t+; /计算 zh=1; for(i=0;icounter;i+) d0=d0/10.0; dd=d1+d0; top+; stacktop=dd; ch=repolt;t+; /转换运算 result=stacktop; rez=doub2str(result,restr); printf(result:%snn,rez); if(p) LCD_Cls(); LCD_printf(result:%snn,rez); char *doub2str(double d, char *str)char str240; double f=-1.0;int j=0,k,i,st,tem,temz,tem2; if(d=0.0)str0=0;str1=0; else if(d0.0)printf(d=%ftn,d);tem2=d*f;d=tem2;st=1;str0=-; else st=0; temz=(int)d; tem=d; i=(int)d; /浮点数的整数部分 while(i!=0) str2j+=i%10+0;i /= 10; for(k=0;kj;k+) strk+st = str2j-1-k; if(st=1)j=j+st;st=0; strj+=.; d -= (int)d; for(i=0;i10;i+) d *= 10; strj+ = (int)d+0;d -= (int)d; wh