TIVA-basierter digitaler Rechner - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Hi, Dies ist Tahir Ul Haq, der Ihnen ein weiteres Tiva-basiertes Projekt bringt.

Dieses Projekt zielt darauf ab, einen LCD-basierten Digitalrechner herzustellen, der verschiedene Funktionen erfüllt.

Ein Taschenrechner ist ein elektronisches Gerät, das verschiedene mathematische Ausdrücke und Berechnungen auswertet. Der Rechner dieses speziellen Projekts wurde mit dem Tiva TM4c1233GXL-Mikrocontroller entwickelt. Der Rechner gibt dem Benutzer zunächst verschiedene auszuführende Operationen. Der Benutzer wählt die auszuführende Operation aus, gibt die gewünschten Argumente ein und der Rechner wertet die Operation aus und zeigt das Ergebnis auf dem LCD-Bildschirm an. Dieser spezielle Rechner kann die folgenden Operationen ausführen:

 Arithmetische Funktionen.

 Trigonometrische Funktionen.

 Umrechnung von Zahlen zwischen verschiedenen Basen.

 Auswertung von Infix-Ausdrücken

 Fakultät einer Zahl

 Berechnung der n-ten Potenz einer Zahl.

Schritt 1: Erforderliche Komponenten:

Hier sind die für das Projekt erforderlichen Komponenten:

 Tiva TM4C1233GXL:

Ein ARM-basierter Mikrocontroller, der verschiedene Aufgaben und Prozesse ausführen kann. Diese Prozesse müssen vom Benutzer in Form eines Codes entweder in der Sprache C oder in der Assemblersprache definiert werden. Der Code wird mit Keil Software geschrieben. Keil Software wandelt den entsprechenden Code in Maschinencode um und lädt ihn in den Flash-Speicher des Tiva-Mikrocontrollers. Der Code kann dann auf dem Mikrocontroller ausgeführt werden.

 LCD-Anzeige:

Ein LCD-Display mit 20x4 Zeichen wurde verwendet, um die Ausgabe dieses Projekts anzuzeigen. Das LCD-Display wurde direkt mit dem Tiva-Mikrocontroller verbunden. Er gibt alle ihm zugeführten Daten auf seinen Datenleitungen aus.

 Tastatur:

Es wurde eine Tastatur mit den Abmessungen 4x4 verwendet. Das Keypad enthält insgesamt 16 Tasten, von denen jede verwendet werden kann, um je nach Bedarf des Benutzers eine bestimmte Eingabe an den Mikrocontroller zu senden.

Dies ist ein einfaches, auf Codierung basierendes Projekt, das minimale Hardwarekomponenten, aber viel Programmierung erfordert, je nachdem, wie viel fortgeschrittener Rechner Sie möchten.

Schritt 2: Verfahren

LCD-Schnittstelle:

Ein LCD enthält die folgenden Pins: 1. Vdd: Die Versorgungsspannung des LCD. 5V DC wird vom Tiva-Mikrocontroller an diesen Pin geliefert, um das LCD einzuschalten.

2. Vss: Der Masseanschluss des LCD. Es ist mit dem Boden verbunden.

3. Vcc: Der Kontraststeuerstift. Es stellt den Kontrast für das Display ein.

4. R/W-Pin: Dieser Pin wird verwendet, um zwischen der Lese- und Schreiboption des LCD zu wählen. Wenn dieser Pin logisch niedrig gemacht wird, wird ein Schreibvorgang durchgeführt und Daten werden vom Mikrocontroller über die D0-D7-Pins an das LCD gesendet. Wenn dieser Pin auf High gesetzt ist, wird ein Lesevorgang durchgeführt und Daten werden vom LCD über die D0-D7-Pins auf dem LCD an den Mikrocontroller gesendet.

5. Registerauswahlpin: Dieser Pin wird verwendet, um auszuwählen, ob wir einige Daten zur Anzeige an das LCD senden oder einen Befehl auf dem LCD ausführen möchten. Auf dem LCD können verschiedene Befehle ausgeführt werden, einschließlich klarer Anzeige, Cursorbewegung oder Ein-/Ausschalten des Displays. Wenn dieser Pin auf High gesetzt ist, sendet eine Schreiboperation Daten an das Datenregister zur Anzeige auf dem LCD. Wenn dieser Pin auf Low gesetzt ist, sendet ein Schreibvorgang einen LCD-spezifischen Befehl, der auf dem LCD ausgeführt werden soll.

6. Enable Pin: Dieser Pin wird verwendet, um das LCD zu aktivieren. Es wird an der steigenden Flanke eines Impulses betrieben. Wenn Daten auf die Datenleitungen und den R/W-Pinsatz eingespeist werden, führt ein kurzer Impuls dazu, dass Daten an das LCD gesendet werden.

7. Datenpins: Diese 8 Pins werden als Bus verwendet, um Daten zwischen dem Mikrocontroller und dem LCD zu senden oder zu empfangen. In der Standardkonfiguration ist das LCD so programmiert, dass es Daten mit einer Datenbreite von 8 Bit sendet. Um Pins auf dem Tiva-Mikrocontroller zu sparen, kann er jedoch auch so programmiert werden, dass er 8 Bit mit zwei 4-Bit-Datenübertragungen sendet.

Die folgenden Schritte werden durchgeführt, um ein LCD anzuschließen:

1. LCD-Initialisierung:

Vor der Verwendung muss das LCD-Modul konfiguriert und initialisiert werden.

Die vier Schritte der Initialisierung sind:

a) Funktionseinstellung: Dies stellt die Auswahl der Datenbusbreite, die Anzahl der Anzeigezeilen und den Anzeigeschrifttyp ein

b) Anzeige und Cursorsteuerung: Dieser Befehl wird verwendet, um die Anzeige und den Cursor ein-/auszuschalten.

c) Einstellung des Eingabemodus: Ermöglicht es uns, die Cursorbewegung und die Anzeigeverschiebung zu aktivieren.

d) Anzeige löschen: Löscht die Anzeige mit dem Befehl 0x01 an das LCD-Modul.

2. LCD-Schreibvorgang: Um einen Schreibvorgang auf dem LCD durchzuführen, senden Sie die Daten auf die Datenleitungen. Dann werden der R/W-Pin und die RS-Pins auf logisch niedrig gesetzt. Dann wird ein Impuls an den Enable-Pin angelegt, um die Daten über die Datenleitungen zu senden, die auf dem LCD-Bildschirm angezeigt werden.

Tastaturschnittstelle:

Die 4x4-Tastatur besteht aus 4 Reihen und 4 Spalten. Jede Zeile und Spalte hat einen separaten Pin, der mit einem separaten Pin des Tiva-Mikrocontrollers verbunden ist. Ein Tastendruck wird mit der abrufbasierten Methode erkannt. Anfänglich sind alle Zeilen und Spalten logisch hoch. Jede Zeile wird nacheinander logisch niedrig gemacht. Und die entsprechende Spalte, die durch einen Tastendruck logisch niedrig gemacht wird, wird erkannt. Die erkannten Zeilen- und Spaltennummern werden im Array gescannt, die die entsprechend eingegebene Nummer zurückgeben, die der gedrückten Taste zugeordnet ist

Schritt 3: Operationen:

Dieser Rechner kann verschiedene arithmetische Operationen ausführen, die sind:

1. Binäre Operationen:

Addition, Subtraktion, Multiplikation oder Division von zwei Zahlen.

2. Stoppuhr:

Count-Up-Timer, der die Zeit nach Bedarf verfolgen kann. Der Reset-Vorgang der Stoppuhr ist ebenfalls enthalten.

3. Trigonometrische Funktionen:

Berechnen Sie Sinus, Cosinus und Tangens des gegebenen Winkels in Grad. Es kann auch den Kehrwert der genannten Funktionen berechnen

4. Sonstige Funktionen:

Dazu gehören die Berechnung der n-ten Potenz einer Zahl, die Berechnung der Fakultät einer Zahl und Basisumrechnungen.

5. Auswertung von Infix-Ausdrücken:

Berechnen Sie lange Infix-Ausdrücke, die die Funktionen Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division enthalten.

Schritt 4: Projektdesign:

Der Mikrocontroller wird nach dem Herstellen der Verbindungen in eine Box gelegt und das LCD und die Tastatur werden zum Betrieb außerhalb der Box platziert.

Für die LCD-Steuerung werden die Pins PA5, PA6 und PA7 des Icro-Controllers verwendet.

Für die LCD-Schnittstelle werden Port B-Pins für die Pins D0-D7 des LCD verwendet. Details sind in den angehängten Bildern zu finden.

Für die Tastaturschnittstelle werden Port C-Pins für Zeilen und Port F-Pins für die Spalten verwendet. Für ein vollständiges Verständnis der Schnittstelle können Sie die hier angehängten Folien durchgehen.

Schritt 5: Codierung:

Alle Projektcodes wurden in Keil Microvision 4 codiert, das von der Website von Keil heruntergeladen werden kann.

Um die verschiedenen Codezeilen vollständig zu verstehen, lesen Sie bitte das Datenblatt des Mikrocontrollers unter

Schritt 6: Besonderer Dank:

Mein besonderer Dank gilt den Projektmitgliedern, die mir ihre Projektdetails mitgeteilt haben.

Qasim Elahi, Ansar Rasool, Abdullah Usman Khan, Asad Ali

Abteilung für Elektrotechnik

Universität für Technik und Technologie Lahore, Pakistan

Ich hoffe, dass wir noch früher mehr bringen können !!! Aufpassen:)

Danke und Grüße

Tahir Ul Haq (UET Lahore)