基于STM32的简易电子计算器设计与实现

1、四川师范大学成都学院通信工程学院基于STM32的简易电子计算器的设计与实现实验综合设计报告学生姓名陶和学校编号大学通信工程学院专业名称嵌入式系统课程设计班级级别软件类2014教师刘强成就四川师范大学成都学院2010年11月基于STM32的简易电子计算器的设计与实现内容摘要：电子计算器是传统意义上的电子和数字计算器，它可以减少时间误差和体积，并提供更多扩展的实用功能，从而使电子计算器的应用更加广泛。在搜索和收集数据后，本文利用Keil5平台和基于C语言的软件编程，设计了一个以STM32芯片为核心控制器的简易电子计算器。内置薄膜晶体管液晶显示屏，四键输出输入，实现输入数据显示、加减乘除的基本功能。

2、通过软件程序的编写、硬件电路原理的实现、电子计算器的正常工作过程、原理图模拟的实现、硬件对象的安装和制造以及硬件对象的调试过程，简单的电子计算器现在可以在日常生活和工作中使用。关键词：简易电子计算器STM32 C语言Keil5基于STM32的多功能电子钟的设计与实现传统的电子计算器为电子和数字计算器，减少了时间误差和体积，并提供了更广泛的实用功能，使电子计算器的应用更加广泛。在搜索和收集数据后，本文设计了一个以STM32芯片为核心控制器的概念，利用Keil5平台，基于C语言的简单电子计算器软件编程，通过液晶显示屏进行输入和输出，具有四个按键，从而实现输入数据的显示和基本的加减乘除运算功能。通过

3、电子计算器的软件程序、硬件电路原理实现、正常工作过程和图形模拟原理、硬件安装和硬件调试过程，将简易电子计算器应用于日常生活和工作中。关键词：简单电子计算器STM32语言内容先前11设计要求22设计目的和功能23使用的设备和软件24系统设计方案24.1整体系统设计24.2简要说明系统的工作原理35系统硬件设计45.1整体系统设计45.2每个单元的电路设计45.2.1电源电路45.2.2液晶显示电路45.2.3简单电子计算器电路55.2.4钥匙电路55.2.5蜂鸣器电路55.2.6复位电路65.2.7串行端口电路66系统软件设计66.1主要编程66.2子程序设计76.2.1显示模块76.2.2关键

4、处理模块86.2.3实时简单电子计算器万年历模块87模拟调试分析98设计中的问题和解决方案109学习体验10附录12附录1:主程序代码12附录2:系统总体结构和电路示意图19参考文献20基于STM32的简易电子计算器的设计与实现先前的评论最早的计算工具诞生于中国。中国古代最早使用的计算工具之一叫做芯片，也叫芯片。计数芯片主要由竹子制成。木头和动物骨头也被用作材料。大约有270个薯片成捆包装，可以装在布袋里随身携带。珠算是中国古代计算工具领域的另一项发明，至今仍在使用。明代珠算与现代珠算几乎相同。17世纪初，西方国家的计算工具有了很大的发展。英国数学家纳皮尔发明了“纳皮尔算术芯片”，英国牧师奥奇

5、德发明了圆柱对数计算尺。这种计算尺不仅能计算加减乘除，还能计算三角函数、指数函数和对数函数。这些计算工具为现代计算器的发展奠定了良好的基础。1642年，19岁的法国伟大科学家帕斯卡介绍了算盘的原理，并发明了第一台机械计算器。他的计算器里有一些联锁装置。一个齿轮转动10度，另一个齿轮就会转动1度。人们可以像拨电话号码簿一样拨入号码，计算结果会出现在另一个窗口中，但他们只能做加减运算。莱布尼茨于1694年在德国改进了它，以计算乘法和除法。从那以后，到20世纪50年代末，电子计算器问世了。然而，我们现在谈论的通常是“电子计算器”，它是从日本传入中国的。计算器是一种可以进行数学运算的手持式机器。它集成

6、电路芯片，结构简单，功能薄弱。然而，由于其使用方便、操作简单、价格低廉，在商业交易中被广泛使用，也是必备的办公用品之一。随着电子技术的飞速发展，为了进行大量的运算，电子计算器被应用到各个领域，从而使得电子计算器的应用更加广泛。它不仅改变了手持计算器的传统功能，而且使计算器支持彩色屏幕显示，界面更加友好，可扩展性更强，方便生活和工作。本文设计的简易电子计算器采用STM32单片机芯片作为核心控制器。因为它是基于ARM Cortex-M3处理器，可以用来满足大多数通用应用的需求，所以选择STM32。具体需要硬件调试和软件编程实现来完成。1设计要求l具有通过四个键进行选择的功能；l具有彩屏显示和界面功

7、能；l具有显示输入的第一位和第二位的功能；l具有除法和保留小数位的功能。l具有加法、减法、乘法和除法的基本功能。2设计目的和功能设计目的：设计简易电子计算器的首要任务是结合以往学习的C语言的编写理论和编写规则，编写简易电子计算器的软件部分。写入时，应结合STM32开发板的引脚功能和其它硬件电路，如输入模块和液晶显示器。利用开发板的硬件电路实现软硬件结合，可以掌握简易电子计算器的设计、组装和调试方法。设计功能：通过简单电子计算器的设计与实现，巩固和深化嵌入式系统应用知识，了解STM32的具体使用，能够掌握简单电子计算器的设计思路，提高和灵活应用所学知识。在设计和实施过程中，熟悉软硬件设计的方法、

8、内容和步骤，提高实践能力和科学思维能力，培养为论文写作撰写综合实验报告的能力。使用的设备和软件本设计使用的设备是STM32开发板、凯尔MDK软件和C语言。4系统设计方案4.1整体系统设计本设计采用了基于意法半导体中皮层M3的意法半导体。意法半导体中的电路板具有性价比好、功耗低、易于开发等特点。此外，其系统和体系结构数据丰富，可以快速开发整个系统。显示屏的选择，现有的液晶显示器数据可以通过软件处理，将数据传输到液晶显示模块，实现简易电子计算器用户操作界面的显示。在开发板上可以使用四个独立的键来上下左右移动光标。根据软件程序的设置，开发板具有加减乘法器的计算功能。系统的总体框图如图4.1所示。ST

9、M32电源简单电子计算器电路重接电路蜂鸣器电路串行端口电路液晶显示模块独立密钥处理模块图4.1整体系统框图4.2简要说明系统的工作原理整个系统采用STM32单片机作为中央控制器。单片机采集内部实时温度值。简单的电子计算器信号通过单片机输入输出传输到液晶显示屏，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块。显示模块实现信号输出、液晶显示屏显示及相关控制功能。该系统配有一个用于调节数字的按键模块。系统流程图如图4.2所示。图4.2系统流程图5系统硬件设计5.1整体系统设计这款数字简易电子计算器采用开发板内置的RTC模块进行计时设计，并使用4个独立按键调节时间。一个键执行复位操作，蜂鸣器响应整个时间和警报。系

10、统总体结构和电路原理图见附件2。5.2各单元电路设计多功能数字简易电子计算器电路的原理设计基于最小系统，包括电源电路、复位电路、按键电路、计算电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路和串口电路。电源电路数字简易电子计算器的设计采用开发板配置的数据线直接与计算机的USB接口连接供电作为硬件电路电源。电源电路图如图5.2.1所示。图5.2.1电源电路图5.2.2液晶显示电路数字简易电子计算器设计所需的显示屏为液晶显示屏。通过软硬件结合，可以实现计算和数字显示。液晶显示器的电路图如图5.2.2所示。图5.2.2液晶屏电路图5.2.3简单电子计算器电路这个简单的数字电子计算器显示器使用了STM32自己的RTC模

11、块，它有一套连续计数的计数器。通过软件编写，可以实现简单电子计算器的功能。系统复位或待机唤醒后，简单电子计算器的电路图如图5.2.3所示。图5.2.3简易电子计算器电路图5.2.4关键电路数字简易电子计算器设计有四个按键，用于调整显示时间。芯片的四个输入输出端口直接与开发板的独立按键相连。通过软件编写，芯片可以控制按键的开关，满足时间调整的要求。关键电路图如图5.2.4所示。图5.2.4关键电路图5.2.5蜂鸣器电路数字简易电子计算器是为实现计时和报警功能而设计的。通过软件和硬件的结合，软件引导芯片控制蜂鸣器的响应。电路图如图5.2.5所示。图5.2.5蜂鸣器电路图5.2.6复位电路数字简易电

12、子计算器设计了一个按键来重置整个程序和硬件。芯片直接连接到由按键和其他元件组成的复位电路。复位电路图如图5.2.6所示。图5.2.6复位电路图5.2.7串行电路本数字简易电子计算器中使用的STM32开发板支持通用串行总线下载，通用串行总线到串行TTL电路执行自动下载控制，因此程序可以在开发板上下载。串口电路图如图5.2.7所示。图5.2.7串行电路图6系统软件设计整个软件系统采用模块化的思想，将液晶显示屏和实时简单电子计算器集成为一体，程序模块化，结构清晰。本设计的软件系统分为五个部分：液晶显示子程序、报警子程序本文设计的简易电子计算器从系统开始扫描主程序，并由初始显示子程序初始化。当使用计算

13、器进行计算时，有必要确定当前使用的是哪种运算，即加法、减法、乘法和除法。在程序中，当手指触摸操作符号之一(例如“”)时，使用识别位来识别，然后当执行操作时，使用识别位来确定要执行哪个操作。最后，在操作完成后，相应的标志位被清除，以便不影响下一个判断。，蜂鸣器进行相应的操作，然后进入按键扫描，判断按键是否有变化，并实现相应的功能，最后返回主程序再次扫描，主程序流程图如下图6.1所示：实时简易电子计算器数据处理模块开始显示组件初始化密钥处理模块图6.1主程序流程图通电后，将初始化的时间、分钟、秒钟、月、日转入显示子程序，依次调用实时简易电子计算器万年历子程序、小时报警子程序和按键处理子程序。调用完所有子程序后，返回程序开始循环。6.2子程序设计在主程序的调用下，按照不同子程序模块的功能编写，包括显示模块、按键处理模块、实时简易电子计算器万年历模块、每小时报警模块等。6.2.1显示模块采用薄膜晶体管液晶显示屏显示，编程功能简单，实时简单电子计算器的数据发送到液晶显示屏显示，显示内容包括后台接口、加减乘除等选项。显示子程序的流程图如下图6.2.1所示：初始化显示背景显示界面显示当前选项开始图6.2.1显示了子程序流程图6.2.2关键处理模块按键处理子程序的功能判断调整加减乘除等运算规则。正常情况下，S1和S2分别是控制界面选择的上、下、左、右选项，而S3键用于