Цифровой калькулятор на основе TIVA: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Всем привет, Это Тахир Уль Хак, который представляет вам еще один проект, основанный на Tiva.

Этот проект направлен на создание цифрового калькулятора на базе ЖК-дисплея, выполняющего различные функции.

Калькулятор - это электронное устройство, которое оценивает различные математические выражения и вычисления. Калькулятор этого конкретного проекта был разработан с использованием микроконтроллера Tiva TM4c1233GXL. Калькулятор сначала дает пользователю возможность выполнить различные операции. Пользователь выбирает конкретную операцию, которую нужно выполнить, вводит требуемые аргументы, и калькулятор оценивает операцию и отображает результат на ЖК-экране. Этот калькулятор может выполнять следующие операции:

 Арифметические функции.

 Тригонометрические функции.

 Преобразование чисел между разными основаниями.

 Оценка инфиксных выражений

 Факториал числа

 Вычисление энной степени числа.

Шаг 1: Необходимые компоненты:

Вот компоненты, необходимые для проекта:

 Tiva TM4C1233GXL:

Микроконтроллер на базе ARM, который может выполнять различные задания и процессы. Эти процессы должны быть определены пользователем в виде кода на языке C или языке ассемблера. Код написан с использованием программного обеспечения Keil. Программное обеспечение Keil преобразует соответствующий код в машинный код и загружает его во флэш-память микроконтроллера Tiva. Затем код можно запустить на микроконтроллере.

 ЖК-дисплей:

Для вывода результатов этого проекта использовался ЖК-дисплей размером 20x4 символов. ЖК-дисплей напрямую связан с микроконтроллером Tiva. Он будет выводить любые данные, подаваемые на него, в своих строках данных.

 Клавиатура:

Использовалась клавиатура размером 4х4. В общей сложности клавиатура содержит 16 клавиш, каждая из которых может использоваться для отправки определенного ввода в микроконтроллер в соответствии с требованиями пользователя.

Это простой проект, основанный на кодировании, который требует минимум аппаратных компонентов, но требует много программирования в зависимости от того, насколько продвинутый калькулятор вам нужен.

Шаг 2: Процедура

ЖК-интерфейс:

ЖК-дисплей содержит следующие контакты: 1. Vdd: напряжение питания ЖК-дисплея. 5 В постоянного тока подается от микроконтроллера Tiva на этот вывод для включения ЖК-дисплея.

2. Vss: заземление ЖК-дисплея. Он подключен к земле.

3. Vcc: штифт управления контрастностью. Устанавливает контрастность дисплея.

4. Вывод R / W: этот вывод используется для выбора между опциями чтения и записи на ЖК-дисплее. Когда на этом выводе устанавливается низкий логический уровень, выполняется операция записи, и данные отправляются с микроконтроллера на ЖК-дисплей с использованием выводов D0-D7. Когда этот вывод установлен в высокий уровень, выполняется операция чтения, и данные отправляются с ЖК-дисплея на микроконтроллер с использованием контактов D0-D7 на ЖК-дисплее.

5. Вывод выбора регистра: этот вывод используется для выбора, хотим ли мы отправить некоторые данные на ЖК-дисплей для отображения или мы хотим выполнить некоторую команду на ЖК-дисплее. На ЖК-дисплее можно выполнять различные команды, включая четкое отображение, перемещение курсора или включение / выключение дисплея. Когда этот вывод установлен в высокий уровень, операция записи отправляет данные в регистр данных для отображения на ЖК-дисплее. Когда на этом выводе установлен низкий уровень, операция записи отправит некоторую команду, специфичную для ЖК-дисплея, которая будет выполняться на ЖК-дисплее.

6. Контакт включения: этот вывод используется для включения ЖК-дисплея. Он работает по нарастающему фронту импульса. Когда данные подаются на линии данных и набор контактов R / W, применение короткого импульса приведет к отправке данных на ЖК-дисплей.

7. Контакты данных. Эти 8 контактов используются в качестве шины для передачи или приема данных между микроконтроллером и ЖК-дисплеем. В своей конфигурации по умолчанию ЖК-дисплей запрограммирован на отправку данных с использованием ширины данных 8 бит. Однако, чтобы сохранить контакты на микроконтроллере Tiva, его также можно запрограммировать на отправку 8 бит с использованием двух 4-битных передач данных.

Для подключения к ЖК-дисплею выполняются следующие шаги:

1. Инициализация ЖК-дисплея:

Перед использованием ЖК-модуль необходимо настроить и инициализировать.

Четыре шага инициализации:

a) Настройка функции: устанавливает выбор ширины шины данных, количество отображаемых строк и тип отображаемого шрифта.

б) Управление дисплеем и курсором: эта команда используется для включения / выключения дисплея и курсора.

c) Настройка режима ввода: позволяет нам разрешить перемещение курсора и сдвиг отображения.

d) Очистка дисплея: очищает дисплей с помощью команды 0x01 для ЖК-модуля.

2. Операция записи на ЖК-дисплей: Чтобы выполнить операцию записи на ЖК-дисплей, отправьте данные в строки данных. Затем на выводах R / W и RS устанавливается низкий логический уровень. Затем на контакт включения подается импульс для отправки данных по строкам данных, которые отображаются на ЖК-экране.

Интерфейс клавиатуры:

Клавиатура 4x4 состоит из 4 строк и 4 столбцов. Каждая строка и столбец имеют отдельный вывод, который подключен к отдельному выводу на микроконтроллере Tiva. Нажатие клавиши обнаруживается с использованием метода на основе опроса. Первоначально все строки и столбцы имеют высокий логический уровень. Каждая строка по очереди понижается до логического уровня. И обнаруживается соответствующий столбец, в котором низкий логический уровень достигается нажатием клавиши. Обнаруженные номера строк и столбцов сканируются в массиве, который возвращает соответствующий введенный номер, присвоенный нажатой клавише.

Шаг 3: Операции:

Этот калькулятор может выполнять различные арифметические операции, а именно:

1. Бинарные операции:

Сложение, вычитание, умножение или деление двух чисел.

2. Секундомер:

Подсчитайте таймер, который может отслеживать время по мере необходимости. Также предусмотрена операция сброса секундомера.

3. Тригонометрические функции:

Вычислите синус, косинус и тангенс заданного угла в градусах. Он также может вычислить обратную величину указанных функций

4. Разные функции:

К ним относятся вычисление n-й степени числа, вычисление факториала числа и базовые преобразования.

5. Оценка инфиксных выражений:

Вычисляйте длинные инфиксные выражения, которые включают функции сложения, вычитания, умножения и деления.

Шаг 4: Дизайн проекта:

После подключения микроконтроллер помещается в коробку, а ЖК-дисплей и клавиатура размещаются вне коробки для работы.

Для управления ЖК-дисплеем используются выводы PA5, PA6 и PA7 микроконтроллера.

Для сопряжения с ЖК-дисплеем контакты порта B используются для контактов D0-D7 ЖК-дисплея. Подробности на прикрепленных изображениях.

Для взаимодействия с клавиатурой контакты порта C используются для строк, а контакты порта F используются для столбцов. Для полного понимания интерфейса вы можете просмотреть прилагаемые слайды.

Шаг 5: Кодирование:

Все коды проектов были закодированы в Keil Microvision 4, который можно скачать с веб-сайта Keil.

Для полного понимания различных строк кода рекомендуется ознакомиться с таблицей данных микроконтроллера по адресу

Шаг 6: Особая благодарность:

Особая благодарность участникам проекта за то, что они поделились со мной деталями своего проекта.

Касим Элахи, Ансар Расул, Абдулла Усман Хан, Асад Али

Кафедра электротехники

Университет инженерии и технологий Лахора, Пакистан

Надеюсь принести еще немного раньше !!! Заботиться:)

Спасибо и с уважением

Тахир Уль Хак (UET Лахор)