(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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
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
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 (15)
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。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
2.2 程序运行流程图
2.3 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）2.4.4 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
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/O 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如图3-2所示。
图3-2 矩阵键盘内部电路图
3.3显示模块:
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3-3 LCD1管脚图
3.4各模块的特性与作用
3.4.1 LPC2106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ARM CPU 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-1.95V
图3-4 LPC2106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。
3.4.2 LCD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。
3.4.4 MM74C922的特性及其引脚功能：
MM74C922具有功耗低，电压为3-5V，三态门输出，与LPTTL兼容，输出锁存按下最后的键，用一个电容器就可以消除键盘抖动，两键轮回，行具有上拉功能，具有芯片内或芯片外时钟，最大开关电阻为管脚说明：
A-D为行键扫描电平输出端，1-4为列键输入读取端；
OSC为振荡器的外接引线端，可用外部的输入脉冲或电容器；
OE为数据输出端，低电平有效；DAV为数据输出有效，高电平有效；VCC为电源端，接3-5V；GND为接地端。
本设计中选用LPC2106的P0.0～P0.10 与LCD 显示屏相连，它们所输出信号控制显示屏上的显示，其中P0.0～P0.7 分别接显示屏的D0～D7，P0.8～P0.10分别接显示屏的RS、RW、E 接口；选用LPC2106的P0.11～P0.14 连续4 个IO 口与芯片MM74C922和计算器键盘相连，可通过反转法检测到按下按键的键码，再通过查键盘对应的字符编码使LCD 显示，其中A～D依次接键盘的4 根行线，1～4依次接键盘的4 根列线。
管脚说明：
