嵌入式系统课程作业基于LPC2214的简易计算器设计

1、题目： 嵌入式系统课程作业 学 号： 姓 名： 专 业： 课程名称：嵌入式系统原理与应用课程老师： 二零一一年十二月基于lpc2214的简易计算器设计一 设计任务及要求1.设计任务：利用lpc2214来控制液晶显示器和矩阵式键盘，实现了简易的计算器功能。2.设计要求：（1） 电路包括46键盘，能够通过按键编辑数据。（2） 显示部件使用lcd，显示内容不少于4个字符。（3） 能够完成4位以上十进制整数的加、减、乘、除功能。（4） 能完成小数的加、减、乘、除功能。（5） 能够连续进行运算。（6） 完整计算式选择。二 引言本设计利用lpc2214来控制液晶显示器和矩阵式键盘，实现了简易的计算器功能。

2、通过键盘输入需要计算的计算式子，该式子会显示在液晶的第一行，当键入等于号后，计算结果会显示在液晶的第二行。本设计中液晶选用1602字符型液晶显示器，键盘采用4*6矩阵式键盘。lpc2200系列mcu基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位arm7tdmi-s cpu，处理器时钟高达60m/75mhz，片内集成8kb、16kb、32kb、64kb、128kb、256kb和512kb的高速flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。此外，片内集成大量外设：外部存储器控制器（emc）、uart接口、can-bus接口、spi接口、ssp接口、

3、i2c接口、adc、dac、usb 2.0接口、通用定时器、外部中断、pwm、实时时钟、lcd驱动器等等。通过外部存储器接口可以扩展64mb的异步静态存储器设备。近几年，随着大规模集成电路的发展，各种便携式嵌入式设备，具有十分广阔的市场前景。在嵌入式系统中，数据和命令通过网络接口或串行口经过arm程序处理后，或显示在lcd上，或传输到远端pc上。本文通过周立功的lpc2214芯片完成的简易计算器，正式对嵌入式应用的学习和探索。三 硬件设计1.芯片介绍lpc2214是一款基于16/32位arm7tdmi-s，并支持实时仿真和跟踪的cpu,并带有128/256 k字节(kb)嵌入的高速flash存

4、储器。128位 宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位thumb模式将代码 规模降低超过30%，而性能的损失却很小。 lpc2214采用144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位adc、pwm输出以及多达9个的外部中断，这款微控制器特别适合工业控制、医疗系统、收款机控制等应用领域。其可用gpio范围为76脚(外部存储区)到112脚(单片).由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。管脚图： 2. 完整电路仿真图如下：2.1键盘设计键盘的设计可

5、以有多种方案，相比之下，矩阵式键盘所需要的硬件资源少，控制灵活，操作简单。因此，本设计中采用矩阵式键盘来控制。键盘工作原理：特别说明：io0口悬空时为低电平，故用高电平扫描。（1）判断键盘中有无键按下 将全部行线po0-po3置高电平，然后检测列的状态。只要有一列的电平为高，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于高电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为低电平，则键盘中无键按下。 （2）判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为高电平，即在置某根行线为高电平时，其它线为低电平。在确定某根行线位置为高电平后，再逐行检测各列线的电平

6、状态。若某列为高，则该列线与置为高电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 2.2显示电路设计 选择理由：1602液晶模块内部的字符发生存储器（cgrom)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“a”的代码是01000001b（41h），显示时模块把地址41h中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“a”。因为1602识别的是ascii码，试验可以用ascii码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如a。总体来说，操作简单，价格便宜。四 软件设计4.1设计中的键盘、

7、显示等驱动函数:*键盘扫描程序 ：uint8 keyscan(void)*lcd初始化函数：lcd_init()*检查总线是否忙：void chkbusy() *写命令函数：void lcd_writecontrol (uint8 dat) *写数据函数：void wrdat(uint8 dat)*显示文本函数：distext()（驱动函数见附录）4.2整体设计流程图如下初始化时钟显示键盘扫描当前键为数字lastkey=数字date_temp清零键值存入date_temp将键值存入date_tempcbm、hl、e、d=+清除前一位参考程序见附录。五 总结与体会：通过本次设计，我对arm的c语

8、言编程方法有了很深刻的理解。通过自己亲自编程实践，我学会了控制1602字符型液晶及矩阵式键盘的方法。这次设计是对我们在课堂上所学知识的一次检验，虽然在理论课上学习了很多关于单片机的知识，但都没有经过具体的实践，很多东西都不能得到验证。这次设计使我体会到了实践的乐趣(虽然只是仿真)。由于是夸专业生，在这次设计碰到了不少困难；但都通过查阅相关资料，请教老师和同学，以及自己的努力把问题解决掉了。在这次的设计中，让我们发自内心的明白一些道理，我将好好地记录下这次设计的点点滴滴，我想，这不单是我的经历，更是我的一笔财富。千里之行，始于足下。这次学习，让我对arm有了大概的了解，可以说，坐而言不如立而行，

9、对于这些编程设计还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。六 参考文献：1. arm嵌入式系统基础教程周立功2. c语言程序设计3. mcs-51单片机应用系统设计4. 网上有关计算器方面的程序附录:结果仿真：四位以上带小数的加减乘除， 完整算式输出，右上角显示时钟。程序/* file: main.c* 功能: 计算器基本程序*/#include "config.h"#include "stdlib.h"#include "string.h"/memset hanshu#include "math.h"#define

10、 rs (1<<13)#define rw (1<<14)#define en (1<<15)#define busy (1<<23)uint8 txt0="hello! "uint8 time2=12,34; / 时、分、秒计数void timeshow(void);void timer0_init(void);void _irq timerint(void);/* 名称：函数及变量声明* 功能：显示文本*/void port_init(void) ;void cov(long int b,uint8 *p);void lc

11、d_cursor (char row, char column);void showint(uint8 addr,uint16 num);void deal_date(void);void deal_ope(void); double calculate(void);double calculate1(void);uint8 keyscan(void); uint8 keycode124= 'c','7','8','9','*','/', 'h','4','5

12、','6','-','l', 'm','1','2','3','+','e', 'b','0','.','=','+','d' ; /*ascii码*/long int re_temp1=0,re_temp2=0; uint8 bcd7=0; uint8 show7=0; char keypressed; char last_keypres='

13、;=' double date5=0,0; double *date_pt=&date1; char operater5='n' char *oper_pt=operater;uint8 place=1; char date_temp17; char *temp_pt=date_temp;/* 名称delayns* 功能延时函数*/ void delayns(uint32 dly) uint32 i; for(;dly>0;dly-) for(i=0;i<50000;i+);/* 名称：void port_init(void)* 功能：端口初始化*/

14、void port_init(void) pinsel0=0x00000000; pinsel1=0x00000000; io0dir=0x00fff00f;io0clr=0x0000000f; /* 名称：cov(long int b,unsigned char *p)* 功能：数据拆分*/void cov(long int b,unsigned char *p)unsigned char j=8;while(-j) pj=b%10;b=b/10; pj=b;/* 名称：chkbusy()* 功能：检查总线是否忙*/void chkbusy()io0dir=0xf000;/700while(

15、1)io0clr=rs;io0set=rw;io0set=en;if(!(io0pin & busy)break;io0clr=en;io0dir=0xfff000;/* 名称：wrop()* 功能：写命令函数*/void lcd_writecontrol (uint8 dat) chkbusy();io0clr=rs;/全部清零io0clr=rw;io0clr=0xff0000;/先清零io0set=dat<<16;/再送数io0set=en;io0clr=en;/* 名称cd_cursor （）* 功能：光标定位*/void lcd_cursor (char row,

16、char column)switch (row) case 1: lcd_writecontrol (0x80 + column - 1); break;case 2: lcd_writecontrol (0xc0 + column - 1); break;case 3: lcd_writecontrol (0x94 + column - 1); break;case 4: lcd_writecontrol (0xd4 + column - 1); break;default: break;/* 名称：wrdat()* 功能：写数据函数*/void wrdat(uint8 dat)chkbus

17、y();io0set=rs;io0clr=rw;io0clr=0xff0000;/先清零io0set=dat<<16;/再送数io0set=en;io0clr=en;/* 名称：lcd_init()* 功能：lcd初始化函数*/void lcd_init(void) lcd_writecontrol(0x38);lcd_writecontrol(0x06); /光标加1lcd_writecontrol(0x0c); /开显示/* 名称：distext()* 功能：显示文本函数*/void distext(uint8 addr,uint8 *p)lcd_writecontrol(ad

18、dr);while(*p !='0')wrdat(*(p+);/* 名称showint(uint8 addr,uint16 num)* 功能：数字显示程序*/ void showint(uint8 addr,uint16 num)/在addr处显示数字num uint8 i;for(i=8;i>0;i-) bcdi-1=(uint8)(num%10+0x30); num/=10; i=0;while(bcdi =0x30 && i<7) bcdi+=' ' /num转换成数组存放,但还没有加上小数点distext(addr,bcd);

19、/* 名称timeshow(void)* 功能：时间显示程序*/void timeshow(void) uint8 i,j=0; uint8 timebuff5=2,3,4,5,6; for (i=0;i<5;i+) timebuffj+ = timei / 10; timebuffj+ = timei % 10; j+; for(i=0;i<2;i+) lcd_cursor(1,i+15); wrdat(timebuffi+'0'); lcd_cursor(1,i+15); wrdat(0x3a);i+; for(i=3;i<5;i+) lcd_cursor

20、(1,i+15); wrdat(timebuffi+'0'); lcd_cursor (1, place); /* 名称timer0_init(void)* 功能：中断定时初始化程序*/void timer0_init(void) vicintselect=0x00000000;vicintenable=0x00000010;vicvectcntl0=0x00000024;vicvectaddr0=(int)timerint; t0pr=1000;/预分频寄存器t0mr0=60000; t0mcr=0x00000003;t0tcr=0x00000003;t0tcr=0x0000

21、0001;/* 名称irq timerint(void)* 功能：中断处理程序*/void _irq timerint(void) time1+;/fen if(time1>=60) time1=0; time0+;/xiaoshi if(time0>=24) time0=0; vicvectaddr=0;t0ir=0x00000001; /* 名称ate_or_ope()* 功能：判断是数值还是计算符*/int date_or_ope(char key)if (key >= '0' && key <= '9')|(key

22、='.')return 1;return 0; /* 名称：main()* 功能：显示文本*/int main(void) uint8 keyvalue1,keyvalue2; uint8 flag;lcd_init();port_init(); timer0_init();/时钟初始化 distext(0x80,txt0); while(1) timeshow(); keyvalue1=keyscan(); if(keyvalue1!=0xff) /有键按下 dokeyvalue2=keyscan(); while(keyvalue1=keyvalue2); /作按键释放检查

23、 keypressed=keycode1keyvalue1; else keypressed=0xff; /得到键符 /* if(keypressed!=0xff) flag = date_or_ope(keypressed); if (flag = 1) deal_date(); else deal_ope(); /while end /main 函数结束/* 名称：deal_date(void)* 功能：数值处理*/void deal_date(void)if (date_or_ope(last_keypres) = 1) /如果上一个键值是数字字符 *temp_pt+=keypresse

24、d; else memset(date_temp,0,15); /用字符0填充date_temp的前15个字节temp_pt=date_temp; *temp_pt+=keypressed; last_keypres = keypressed; wrdat(keypressed);/显示字符可以在主函数中place+;return;/* 名称void deal_ope(void) * 功能：符号处理*/void deal_ope(void) /符号处理 double date_value;double date_result; uint8 i;if (keypressed = 'c&#

25、39;) memset(date_temp,0,15); last_keypres = '=' date0=0; date1=0;date_pt=&date1; oper_pt=operater; operater0='n' lcd_writecontrol(0x01); lcd_cursor(2,9);wrdat('0'); place=1; return ; /返回什么？ /else if else if (keypressed = 'b') /清除一位数或符号 if (date_or_ope(last_keypres

26、) = 1) int j; j=strlen(date_temp); date_tempj-1='0' lcd_cursor(1,place-1); wrdat(' '); lcd_cursor (1, place-); return ; else *oper_pt='0' oper_pt-; lcd_cursor(1,place-1); wrdat(' '); lcd_cursor (1, place-); /else if end else if (keypressed='m'|keypressed='

27、h') switch (keypressed) case 'h': time0+; if(time0=24) time0=0;break; case 'm': time1+; if(time1=60) time1=0;break; default:break; else if (keypressed = 'e'|keypressed = 'd'|keypressed = 'l') wrdat(keypressed);/显示 if (date_or_ope(last_keypres) = 0)return ;

28、else date_result= calculate1(); re_temp1=(longint)(date_result); re_temp2=(longint)(date_result-re_temp1)*100000000); if(date_result<1) re_temp1=0; re_temp2=(longint)(date_result)*100000000); showint(0xc1,re_temp1);/整数部分 lcd_cursor(2,10); wrdat('.'); cov(re_temp2,show); /小数部分显示 for(i=0;i&

29、lt;2;i+) lcd_cursor(2,i+11); wrdat(showi+'0'); last_keypres = '=' /else if endelse if (keypressed = '=') /如果是= wrdat(keypressed);/显示 date_value = atof(date_temp);/把date_temp中的数字字符转 数值*(+date_pt) = date_value;date_result=calculate(); re_temp1=(long int)(date_result); re_temp2=

30、(long int)(date_result-re_temp1)*100000000); if(date_result<1) re_temp1=0; re_temp2=(long int)(date_result)*100000000); showint(0xc1,re_temp1);/整数部分 lcd_cursor(2,10); wrdat('.'); cov(re_temp2,show); /小数部分显示 for(i=0;i<2;i+) lcd_cursor(2,i+11); wrdat(showi+'0'); last_keypres = &#

31、39;=' /还原 else /如果不是c也不是= switch (keypressed) case '*': case '/': case '+': case '-': wrdat(keypressed); date_value = atof(date_temp);*(+date_pt) = date_value;if(*(oper_pt)!='n') /判断前一个是=否！ date_result=calculate(); *(+oper_pt) = keypressed; last_keypres =

32、keypressed; place+;break;/switch /else/deal-ope/* 名称double calculate1()* 功能：开平方等运算*/double calculate1(void) double res2,result;char oper;res2= atof(date_temp);/将转化为数值oper = keypressed;switch (oper) case 'l':result =log10(res2); break; case 'e':result = res2*res2; break; case 'd':result = sqrt(res2); break; /开方 default :break; *(+date_pt) = result;memset(date_temp,0,15); return result;/* 名称：double calculate(void)* 功能：基本四则运算*/double calculate(void)double res1,res2,result;char oper;oper = *(oper_pt);res2 = *(date_pt-);res1 = *(date_pt-);switc