基于ARM的計算器系統(tǒng)設(shè)計嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計

1、目錄1 目的及意義- 3 -2 系統(tǒng)的基本原理及設(shè)計思想- 3 -2.1 基本原理- 3 -2.2 設(shè)計思想- 5 -3 核心程序設(shè)計- 7 -3.1 程序流程圖- 7 -3.2 源代碼- 8 -4 結(jié)果及分析- 14 -5 總結(jié)- 15 -參 考 文 獻- 15 -1 目的及意義l 學習鍵盤接口的原理l 掌握通過輸入輸出端口擴展鍵盤的方法l 編寫矩陣鍵盤的掃描程序，并將按鍵鍵值在數(shù)碼管中顯示，實現(xiàn)簡單計算器的功能2 實驗要求基于jxarm9-2410實驗箱實現(xiàn)計算機器，要求可實現(xiàn)帶括號以及優(yōu)先級的計算器?？蛇\算加減乘除等基本運算。3 系統(tǒng)的基本原理及設(shè)計思想3.1 基本原理l 鍵盤原理jxa

2、rm9-2410教學實驗系統(tǒng)的鍵盤電路由一塊74hc273鎖存器和74lvch244緩沖器完成鍵盤識別。在沒有按鍵的情況下，row0-row3通過上拉來保持高電平。檢測時通過將col0-col3中的某一列輸入低電平，如果該列沒有鍵按下時，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，此時已經(jīng)讀取到了該鍵的行值和列值，然后根據(jù)行值和列值得到鍵碼。l led原理jxarm9-2410擁有六位7段共陽數(shù)碼管。要在某位數(shù)碼管上顯

3、示一個段碼表中的字符，需要使用地址空間0x10000006選擇位碼，并將待顯示的數(shù)據(jù)存儲在地址空間0x10000004中。jxarm9-2410教學實驗系統(tǒng)段碼表字符01234567段碼0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8字符89abcdef段碼0x800x900x880x830xc60xa10x860x8ejxarm9-2410教學實驗系統(tǒng)位碼表位數(shù)123456位碼0x3e0x3d0x3b0x370x2f0x1fjxarm9-2410教學實驗系統(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

4、制寄存器8位wl 計算原理定義一個操作數(shù)棧opnd,一個操作符棧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),依次讀入表達式中的每個字符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和操作符棧頂元素進行優(yōu)先級比較（如×優(yōu)先級高于）。如果優(yōu)先級大于當前棧頂元素，那么將其壓棧，如果其優(yōu)先級小于當前棧頂元素，那么執(zhí)行op=optr.pop();（取當前棧頂操作符），a=opnd.pop()（取當前棧頂操作數(shù)存入臨時變量a）;b=opnd.pop()（取當前棧頂操作數(shù)存入臨時變量b）;c=計算(a op b);

5、opnd.push(c);如果優(yōu)先級相等，則當前操作符出棧。重復上述操作直到表達式處理完畢。最后操作數(shù)棧剩余的操作數(shù)就是計算的最終結(jié)果。3.2 設(shè)計思想l 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖小鍵盤模塊處理模塊顯示模塊鍵盤鍵值待顯示數(shù)值l 系統(tǒng)設(shè)計思想小鍵盤模塊：計算器的輸入部分，用于得到用戶輸入的待的表達式，該模塊調(diào)用系統(tǒng)提供的key_getkeypoll();函數(shù)，得到當前采集到的鍵值的ascii碼。并將ascii碼傳遞到處理模塊。處理模塊：計算器的核心部分，該模塊接收小鍵盤模塊傳遞的ascii碼值，進行處理，將待顯示數(shù)值的段碼和位碼傳遞到顯示模塊。顯示模塊：計算器的顯示部分，用于顯示計算機的中間數(shù)據(jù)和最終結(jié)果，

6、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。完成計算機器的功能。l 設(shè)計方案小鍵盤模塊和顯示模塊采用上述方法，處理模塊采用上述雙棧結(jié)構(gòu)的表達式計算器思想。l 備選方案方案一：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，處理模塊采用運算符號觸發(fā)。l 用戶說明計算器鍵盤說明：123+456×789ce0()=系統(tǒng)采用jxarm9-2410教學實驗箱提供的4×4鍵盤，布局如左圖，由于數(shù)量限制，故只能進行加法和乘法兩種運算。計算器led顯示部分說明：系統(tǒng)采用jxarm9-2410教學實驗箱提供的6位7

7、段數(shù)碼管，布局如上圖，計算時可顯示999999999999之間的任何數(shù)。4 核心程序設(shè)計4.1 程序流程圖num = (num*10)+(ch-'0');開始nnnnnnnyyyyyy調(diào)用ch=key_getkeypoll()函數(shù)ch>='0'&&ch<='9ch=65處理左括號push(sym,&symtop,'(');ch=66處理右括號push(num,&numtop,restmp);ch=67處理加號push(sym,&symtop,'+');ch=68ch=69

8、ch=70處理乘號push(sym,&symtop,'*');ce計算器清零numtop = 0; symtop = 0;計算calculate(pop(num,&numtop)顯示當前數(shù)值display(num);y4.2 源代碼/*-包含文件-*/#include "def.h"#include "2410lib.h"#include "option.h"#include "2410addr.h"#include "interrupt.h"#define se

9、g0 0x3e#define seg1 0x3d#define seg2 0x3b#define seg3 0x37#define seg4 0x2f#define seg5 0x1f/*-棧定義-*/#ifndef stack_size#define stack_size 64#endifint numstack_sizeint numtop=0;int symstack_size;int symtop=0;void push(int * stack,int * top,int val);int pop(int * stack,int * top);/*-聲明-*/#define delay

10、time 1extern unsigned char seg7table16;void delay(int time);void display(int num);int calculate(int right,int left,int symbol);/*-主函數(shù)-*/void main(void)/*-配置系統(tǒng)時鐘, 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歡迎使

11、用計算器n");/* - */ char number255; char sign;int now=0;int num=0;int symtmp;int restmp;int flag = 0; while(1) unsigned char ch; ch=key_getkeypoll(); delay(1);delay(delaytime);if(ch>='0'&&ch<='9')num = (num*10)+(ch-'0');flag = 1; if(ch>=65&&ch<=70

12、) if(flag) push(num,&numtop,num); num = 0; flag = 0; switch(ch) case 65: /對(的處理(左括號) push(sym,&symtop,'('); break; case 66: /對)的處理(右括號)while(symtop!=0&&(symtmp=pop(sym,&symtop)!='(') restmp=calculate(pop(num,&numtop),pop(num,&numtop),symtmp); push(num,&

13、;numtop,restmp); break; case 67: / 對+（加號）的處理 if(symtop!=0 && symsymtop-1!='(') restmp=calculate(pop(num,&numtop),pop(num,&numtop),pop(sym,&symtop); push(num,&numtop,restmp); push(sym,&symtop,'+'); break; case 68: / 對*（乘號）的處理 if(symtop!=0&&symsymtop

14、-1!='('&&symsymtop-1!='+')restmp=calculate(pop(num,&numtop),pop(num,&numtop),pop(sym,&symtop); push(num,&numtop,restmp); push(sym,&symtop,'*'); break; case 69: / 對ce的處理 numtop = 0; symtop = 0; num = 0; break; case 70: / 對=號處理 if(symtop!=0) while(sy

15、mtop!=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); /*-計算-*/int calculate(int right,int left,int symbol)int result = 0;switch(symbol)case '+

16、':result = left+right;break;case '*':result = left*right;break;return result;/*-led顯示-*/void display(int num)int i;int cur;int flag=0;if(num>999999)for(i=0;i<=5;i+)*(u8*) 0x10000006) = seg1;*(u8*) 0x10000004) = seg7table14;delay(delaytime);*(u8*) 0x10000006) = seg0;*(u8*) 0x1000000

17、4) = 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/1

18、000)%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 = stac