ARM課程設(shè)計-計算機系統(tǒng)設(shè)計.doc

嵌入式系統(tǒng)二課程設(shè)計報告 計算器系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計日期：2011年07月4日 至 2011年07月8日設(shè)計題目： 計算器系統(tǒng)的設(shè)計 設(shè)計的主要內(nèi)容及目標：基于2410試驗箱實現(xiàn)計算器功能，通過輸入輸出端口擴展鍵盤的方法，將按鍵鍵值在數(shù)碼管中顯示，可實現(xiàn)帶括號以及優(yōu)先級的計算器，可運算加減乘除等基本運算。指導教師： 2011年7月4日教師評閱意見書：評閱教師： 2011 年 月 日摘 要基于JXARM9-2410實驗箱實現(xiàn)計算器功能，通過了解鍵盤接口原理以及輸入輸出端口擴展鍵盤的方法，編寫矩陣鍵盤的掃描程序，將按鍵鍵值在數(shù)碼管中顯示，可運算加減乘除等基本運算，也可實現(xiàn)帶括號以及優(yōu)先級的運算。計算時可顯示-999999+999999之間的任何數(shù)，由于鍵盤數(shù)量有限，只能進行加法和乘法兩種運算。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試驗箱，處理模塊，LED模塊，鍵盤模塊1 目的及意義計算器是我們?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算速度，通過本次課程設(shè)計，對計算器能有更深程度的了解，對今后的學習生活一定會有很大的幫助。2 系統(tǒng)的基本原理及設(shè)計思想2.1 基本原理1鍵盤原理JXARM9-2410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。表1 JXARM9-2410教學實驗系統(tǒng)段碼表字符01234567段碼0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8字符89ABCDEF段碼0x800x900x880x830xc60xa10x860x8e表2 JXARM9-2410教學實驗系統(tǒng)位碼表位數(shù)123456位碼0x3e0x3d0x3b0x370x2f0x1f表3 JXARM9-2410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)碼管掃描控制寄存器8位W3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和操作數(shù)棧頂元素進行優(yōu)先級比較（如X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）;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。2.2設(shè)計思想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)計思想 小鍵盤模塊：計算器的輸入部分，用于得到用戶輸入的表達式，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，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。3設(shè)計方案 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)。4用戶說明 計算器鍵盤說明：123+456789CE0()=系統(tǒng)采用JXARM9-2410教學實驗箱提供的4*4鍵盤，布局如圖，由于數(shù)量限制，故只能進行加法和乘法兩種算法。 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段數(shù)碼管，計算式可顯示-999999+999999之間的任何數(shù)。3 核心程序設(shè)計調(diào)用按鍵函數(shù)，判斷相應按鍵鍵值，調(diào)用相應的子程序，通過計算將最后結(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