基于ARM的计算器系统设计嵌入式系统开发课程设计

1、目录1 目的及意义- 3 -2 系统的基本原理及设计思想- 3 -2.1 基本原理- 3 -2.2 设计思想- 5 -3 核心程序设计- 7 -3.1 程序流程图- 7 -3.2 源代码- 8 -4 结果及分析- 14 -5 总结- 15 -参 考 文 献- 15 -1 目的及意义l 学习键盘接口的原理l 掌握通过输入输出端口扩展键盘的方法l 编写矩阵键盘的扫描程序，并将按键键值在数码管中显示，实现简单计算器的功能2 实验要求基于jxarm9-2410实验箱实现计算机器，要求可实现带括号以及优先级的计算器。可运算加减乘除等基本运算。3 系统的基本原理及设计思想3.1 基本原理l 键盘原理jxa

2、rm9-2410教学实验系统的键盘电路由一块74hc273锁存器和74lvch244缓冲器完成键盘识别。在没有按键的情况下，row0-row3通过上拉来保持高电平。检测时通过将col0-col3中的某一列输入低电平，如果该列没有键按下时，通过74lvch244读取到的行值应该为高电平，如果该列某行位置有键按下，那么该行读到的值应为低电平。因此，采用轮询方式检测键盘的方法为：循环往各列输入低电平，然后读取行值，如果为高电平，则判断下一列，否则，该行有键按下，此时已经读取到了该键的行值和列值，然后根据行值和列值得到键码。l led原理jxarm9-2410拥有六位7段共阳数码管。要在某位数码管上显

3、示一个段码表中的字符，需要使用地址空间0x10000006选择位码，并将待显示的数据存储在地址空间0x10000004中。jxarm9-2410教学实验系统段码表字符01234567段码0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8字符89abcdef段码0x800x900x880x830xc60xa10x860x8ejxarm9-2410教学实验系统位码表位数123456位码0x3e0x3d0x3b0x370x2f0x1fjxarm9-2410教学实验系统地址空间分配地址空间说明数据宽度读/写(属性)0x10000004数码管数据寄存器8位w0x10000006数码管扫描控

4、制寄存器8位wl 计算原理定义一个操作数栈opnd,一个操作符栈optr 。思想是：置操作数栈为空，操作符栈压入元素"#"(它具有最高优先级),依次读入表达式中的每个字符ch，如果ch是操作数，则ch压入操作数栈，如果ch是操作符，那么将ch和操作符栈顶元素进行优先级比较（如×优先级高于）。如果优先级大于当前栈顶元素，那么将其压栈，如果其优先级小于当前栈顶元素，那么执行op=optr.pop();（取当前栈顶操作符），a=opnd.pop()（取当前栈顶操作数存入临时变量a）;b=opnd.pop()（取当前栈顶操作数存入临时变量b）;c=计算(a op b);

5、opnd.push(c);如果优先级相等，则当前操作符出栈。重复上述操作直到表达式处理完毕。最后操作数栈剩余的操作数就是计算的最终结果。3.2 设计思想l 系统结构框图小键盘模块处理模块显示模块键盘键值待显示数值l 系统设计思想小键盘模块：计算器的输入部分，用于得到用户输入的待的表达式，该模块调用系统提供的key_getkeypoll();函数，得到当前采集到的键值的ascii码。并将ascii码传递到处理模块。处理模块：计算器的核心部分，该模块接收小键盘模块传递的ascii码值，进行处理，将待显示数值的段码和位码传递到显示模块。显示模块：计算器的显示部分，用于显示计算机的中间数据和最终结果，

6、该模块接收处理模块待显示的数据，将有效数据显示在led上。完成计算机器的功能。l 设计方案小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用上述双栈结构的表达式计算器思想。l 备选方案方案一：小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用单栈结构的逆波兰式算法。方案二：小键盘模块和显示模块采用上述方法，处理模块采用运算符号触发。l 用户说明计算器键盘说明：123+456×789ce0()=系统采用jxarm9-2410教学实验箱提供的4×4键盘，布局如左图，由于数量限制，故只能进行加法和乘法两种运算。计算器led显示部分说明：系统采用jxarm9-2410教学实验箱提供的6位7

7、段数码管，布局如上图，计算时可显示999999999999之间的任何数。4 核心程序设计4.1 程序流程图num = (num*10)+(ch-'0');开始nnnnnnnyyyyyy调用ch=key_getkeypoll()函数ch>='0'&&ch<='9ch=65处理左括号push(sym,&symtop,'(');ch=66处理右括号push(num,&numtop,restmp);ch=67处理加号push(sym,&symtop,'+');ch=68ch=69

8、ch=70处理乘号push(sym,&symtop,'*');ce计算器清零numtop = 0; symtop = 0;计算calculate(pop(num,&numtop)显示当前数值display(num);y4.2 源代码/*-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/*-栈定义-*/#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);/*-声明-*/#define delay

10、time 1extern unsigned char seg7table16;void delay(int time);void display(int num);int calculate(int right,int left,int symbol);/*-主函数-*/void main(void)/*-配置系统时钟, 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欢迎使

11、用计算器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: /对(的处理(左括号) push(sym,&symtop,'('); break; case 66: /对)的处理(右括号)while(symtop!=0&&(symtmp=pop(sym,&symtop)!='(') restmp=calculate(pop(num,&numtop),pop(num,&numtop),symtmp); push(num,&

13、;numtop,restmp); break; case 67: / 对+（加号）的处理 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: / 对*（乘号）的处理 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: / 对ce的处理 numtop = 0; symtop = 0; num = 0; break; case 70: / 对=号处理 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); /*-计算-*/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显示-*/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);/*-栈处理-*/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