ARM課程設(shè)計(jì)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

嵌入式系統(tǒng)二課程設(shè)計(jì)報(bào)告 計(jì)算器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)日期：2011年07月4日 至 2011年07月8日設(shè)計(jì)題目： 計(jì)算器系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及目標(biāo)：基于2410試驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能，通過輸入輸出端口擴(kuò)展鍵盤的方法，將按鍵鍵值在數(shù)碼管中顯示，可實(shí)現(xiàn)帶括號(hào)以及優(yōu)先級(jí)的計(jì)算器，可運(yùn)算加減乘除等基本運(yùn)算。指導(dǎo)教師： 2011年7月4日教師評(píng)閱意見書：評(píng)閱教師： 2011 年 月 日摘 要基于JXARM9-2410實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能，通過了解鍵盤接口原理以及輸入輸出端口擴(kuò)展鍵盤的方法，編寫矩陣鍵盤的掃描程序，將按鍵鍵值在數(shù)碼管中顯示，可運(yùn)算加減乘除等基本運(yùn)算，也可實(shí)現(xiàn)帶括號(hào)以及優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算。計(jì)算時(shí)可顯示-999999+999999之間的任何數(shù)，由于鍵盤數(shù)量有限，只能進(jìn)行加法和乘法兩種運(yùn)算。系統(tǒng)硬件主要分為處理器模塊、LED模塊、鍵盤模塊。軟件主要由主模塊、顯示模塊、按鍵處理模塊組成。關(guān)鍵詞：JXARM9-2410試驗(yàn)箱，處理模塊，LED模塊，鍵盤模塊1 目的及意義計(jì)算器是我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)工作中重要的工具，能極大的提高我們的計(jì)算速度，通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)計(jì)算器能有更深程度的了解，對(duì)今后的學(xué)習(xí)生活一定會(huì)有很大的幫助。2 系統(tǒng)的基本原理及設(shè)計(jì)思想2.1 基本原理1鍵盤原理JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的鍵盤電路由一塊74HC273鎖存器和74LVCH244緩沖器完成鍵盤識(shí)別。在沒有按鍵的情況下，ROW0-ROW3通過上拉來保持高電平。檢測(cè)時(shí)通過將COL0-COL3中的某一列輸入低電平，如果該列沒有鍵按下時(shí)，通過74LVCH244讀取到的行值應(yīng)該為高電平，如果該列某行位置有鍵按下，那么該行讀到的值應(yīng)為低電平。因此，采用輪詢方式檢測(cè)鍵盤的方法為：循環(huán)往各列輸入低電平，然后讀取行值，如果為高電平，則判斷下一列，否則，該行有鍵按下，此時(shí)已經(jīng)讀取到了按鍵的行值和列值，然后根據(jù)行值和列值得到鍵碼。2LED原理JXARM9-2410擁有六位7段數(shù)碼管。要在某位數(shù)碼管上顯示一個(gè)段碼表中的字符，需要使用地址空間0x10000006選擇位碼，并將待顯示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地址空間0x10000004中。表1 JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)段碼表字符01234567段碼0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8字符89ABCDEF段碼0x800x900x880x830xc60xa10x860x8e表2 JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)位碼表位數(shù)123456位碼0x3e0x3d0x3b0x370x2f0x1f表3 JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地址空間分配地址空間說明數(shù)據(jù)寬度讀/寫（屬性）0x10000004數(shù)碼管數(shù)據(jù)寄存器8位W0x10000006數(shù)碼管掃描控制寄存器8位W3計(jì)算原理 定義一個(gè)操作數(shù)棧Opnd，一個(gè)操作符棧Optr。 思想是：置操作數(shù)棧為空，操作符棧壓入元素“#”（它具有最高優(yōu)先級(jí)），依次讀入表達(dá)式中的每個(gè)字符CH，如果CH是操作數(shù)，則CH壓入操作數(shù)棧，如果CH是操作符，那么將CH和操作數(shù)棧頂元素進(jìn)行優(yōu)先級(jí)比較（如X優(yōu)先級(jí)高于+）。 如果優(yōu)先級(jí)大于當(dāng)前棧頂元素，那么將其壓棧，如果優(yōu)先級(jí)小于當(dāng)前棧頂元素，那么執(zhí)行op=optr.pop();（取當(dāng)前棧頂操作符），a=opnd.pop()（取當(dāng)前棧頂操作數(shù)存入臨時(shí)變量a）;b=opnd,pop()（取當(dāng)前棧頂操作數(shù)存入臨時(shí)變量b）;c=計(jì)算（a op b）;opnd.push(c);如果優(yōu)先級(jí)相等，則當(dāng)前操作符出棧。 重復(fù)上述操作直到表達(dá)式處理完畢。 最后操作數(shù)棧剩余的操作數(shù)就是計(jì)算的最終結(jié)果。2.2設(shè)計(jì)思想1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)由小鍵盤模塊，處理模塊，顯示模塊組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：小鍵盤模塊處理模塊顯示模塊鍵盤鍵值待顯示數(shù)值圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 小鍵盤模塊：計(jì)算器的輸入部分，用于得到用戶輸入的表達(dá)式，該模塊調(diào)用系統(tǒng)提供的Key_GetKeyPoll()；函數(shù)，得到當(dāng)前采集到的鍵值的ASCII碼，并將ASCII碼傳遞到處理模塊。處理模塊：計(jì)算器的核心部分，該模塊接收小鍵盤模塊傳遞的ASCII碼值，進(jìn)行處理，將待顯示數(shù)值的段碼和位碼傳遞到顯示模塊。顯示模塊：計(jì)算器的顯示部分，用于顯示計(jì)算機(jī)的中間數(shù)據(jù)和最終結(jié)果，該模塊接收處理模塊待顯示的數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)顯示在LED上。完成計(jì)算機(jī)器的功能。3設(shè)計(jì)方案 方案一：小鍵盤模塊和顯示模塊采用上述方法，處理模塊采用單棧結(jié)構(gòu)的逆波蘭式算法。 方案二：小鍵盤模塊和顯示模塊采用上述方法，處理模塊采用運(yùn)算符號(hào)觸發(fā)。4用戶說明 計(jì)算器鍵盤說明：123+456789CE0()=系統(tǒng)采用JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱提供的4*4鍵盤，布局如圖，由于數(shù)量限制，故只能進(jìn)行加法和乘法兩種算法。 計(jì)算器LED顯示部分說明： 系統(tǒng)采用JXARM9-2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱提供的6位7段數(shù)碼管，計(jì)算式可顯示-999999+999999之間的任何數(shù)。3 核心程序設(shè)計(jì)調(diào)用按鍵函數(shù)，判斷相應(yīng)按鍵鍵值，調(diào)用相應(yīng)的子程序，通過計(jì)算將最后結(jié)果顯示在數(shù)碼管上，具體流程圖如圖2。開始調(diào)用CH=Key_GetkeyPoll()函數(shù)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);/*-棧處理-*/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 Po