简易计算器系统设计

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1、湖南文理学院芙蓉学院嵌入式系统课程设计报告题目简易计算器系统设计学生姓名刘胜凯学号11170108专业班级计算机科学与技术指导老师娄小平组员李阳、杨帆、曾家俊设计时间2014.12.29--2015.1.4评阅意见：评定成绩：指导老师签名：年月日22目录一、摘要3二、原理与总体方案3三、硬件设计6四、调试10五、测试与分析12六、心得体会14七、参考文献15八、附录1522一、摘要计算器一般是指“电子计算器”，是能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片。对于嵌入式系统，以其占用资源少、专用性强，在汽车电子、航空和工控领域得到了广泛地应用。

2、本设计就是先通过C语言进行相应程序的编写然后在ADS中进行运行最后导入PROTUES进行仿真。最后利用ARM中的LPC2106芯片来控制液晶显示器和4X4矩阵式键盘，从而实现简单的加、减、乘、除等四则运算功能。二、原理与总体方案主程序在初始化后调用键盘程序，再判断返回的值。若为数字0—9，则根据按键的次数进行保存和显示处理。若为功能键，则先判断上次的功能键，根据代号执行不同功能，并将按键次数清零。程序中键盘部分使用行列式扫描原理，若无键按下则调用动态显示程序，并继续检测键盘；若有键按下则得其键值，并通过查表转换为数字0—9和功能键与清零键的

3、代号。最后将计算结果拆分成个、十、百位，再返回主程序继续检测键盘并显示；若为清零键，则返回主程序的最开始。电路设计与原理：通过LPC2106芯片进行相应的设置来控制LCD显示器。而通过对键盘上的值进行扫描，把相应的键值通过MM74C922芯片进行运算从而让ARM芯片接收。2.1系统整体流程图222.2程序运行流程图222.3仿真电路图设计2.4仿真图形2.4.1计算加法2.4.2计算减法（结果为负数）2.4.3计算减法（结果为正数）222.4.4计算乘法2.4.5计算除法注：本设计不能进行连续运算，只能进行当次运算，且只能进行单行显示。进行

4、除法时会自动取整，无小数。显示器上不会显示加减乘除等运算符号，只有操作数和操作结果。三、硬件设计3.1元件清单器件件数LPC21061个LED1个KEYPAD1个电源若干电源地若干电线若干3.2键盘接口电路计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O线作为行线，四条I/O22线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘

5、结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图3-1所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。图3-1矩阵键盘布局图电路中采用4*4键盘作为输入电路模块的话，电路连线会比较简单，而且这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。但是在硬件电路设计的过程中，实验室没有提供矩阵键盘，所以我们将4*4的矩阵键盘换成了16个独立按键。采用独立按键的方式的话，会占用大量的I/O口资源，但是在这种情况下，编程会很简单。矩阵键盘内部电路图

6、如图3-2所示。图3-2矩阵键盘内部电路图3.3显示模块:22本设计采用LCD1液晶显示屏来显示输出数据。通过D0-D7引脚向LCD1写指令字或写数据以使LCD1实现不同的功能或显示相应数据。LCD1管脚图如图3-3所示。图3-3LCD1管脚图3.4各模块的特性与作用3.4.1LPC2106的特性及引脚功能LPC2106是基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARMCPU的微处理器，并带有256kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够最大时钟速率下运行，并具有广泛应用。含向量中断控制器,多个串行接

7、口,两个三十二位定时器,片内晶振的操作频率范围：10MHZ-25MHZ,两个低功耗模式：空闲和掉电.CPU操作电压范围：1.65V-1.95V22图3-4LPC2106管脚图管脚说明：V3、V18：供电电压Vss、DBGSEL:接地XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。P0.0-P0.14作为GPIO接口，P0.15作为EINT2接口。3.4.2LCD的特性LCD显示屏可以采用字符显示，当使用字符显示方式时，可以直接用外码作为输入数据，由显示屏自动给出显示字模数据，而无需由微处理器提供字

8、模。3.4.3数字式键盘的特性数字式键盘的实质仍是行列式键盘，4根行线和4根列线通过下拉电阻接地，在其表面贴有标示对应按键的膜，使得易于观察和操作，更加贴近使用者的需求。3.4.