ARM課程設(shè)計的報告

1、IENHNOLOG電控學院課程設(shè)計（論文）課程名稱：ARM嵌入式系統(tǒng)題目：ARM數(shù)字電壓表院（系）：測控技術(shù)與儀器專業(yè)班級：測控1001班姓名：王朵學號：10060701151006070105指導教師：黃夢濤李紅巖2013年12月29日目錄摘要2第一章緒論21.1設(shè)計背景21.2設(shè)計要求2第二章系統(tǒng)介紹22.1系統(tǒng)簡述22.2上位機簡述32.3下位機簡述3第三章硬件設(shè)計43.1系統(tǒng)電路原理圖43.2A/D轉(zhuǎn)換器53.3報警電路53.5LPC2131最小系統(tǒng)6第四章軟件設(shè)計74.1系統(tǒng)功能流程圖74.2程序8第五章設(shè)計心得15致謝17參考文獻18基于LPC2131的數(shù)字電壓表設(shè)計摘要本設(shè)計介紹

2、了一種基于LPC2131的數(shù)字電壓表。根據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集的工作原理，設(shè)計實現(xiàn)數(shù)字電壓表，然后完成微控制器與上位機EasyARM的通信，將所測量的電壓值傳送給EasyARM的顯示界面，進行顯示。該電壓表的主控芯片LPC2131內(nèi)部有一個10位8路A/D轉(zhuǎn)換器，這個A/D轉(zhuǎn)換器即可單路軟件啟動也可對某幾路信號逐個循環(huán)采樣。這種電壓表不僅整個電路結(jié)構(gòu)簡單、明了，直觀的顯示測量結(jié)果，而且具有精度高，性價比高，使用方便等特點?！娟P(guān)鍵詞】電壓測量，LPC2131，LED，蜂鳴器報警第一章緒論1.1設(shè)計背景隨著電子科學技術(shù)不斷發(fā)展，電子測量也變得越來越普遍，并且對測量的精度和功能的要求也是越來越高，而電壓的測

3、量尤為突出，因為電壓的測量最為普遍。而且隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。數(shù)字電壓表(DigitalVoltmeter)簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量(直流或交流輸入電壓)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。由于數(shù)字是儀表具有讀書準確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而倍受青睞。1.2設(shè)計要求以ARM為控制器，采用中斷方式，對2路0-5v的模擬電壓進行循環(huán)采集，每路連續(xù)采集16次，取平均值。采集的數(shù)據(jù)送LED顯示，并存入內(nèi)存。超過界限時指示燈閃爍10次后一直亮，指示燈閃爍時喇叭發(fā)

4、聲，以示警告。第二章系統(tǒng)介紹2.1系統(tǒng)簡述數(shù)字電壓表主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、串口數(shù)據(jù)發(fā)送部分、上線報警部分三部分組成。其中LPC2131自帶的10位ADC作為轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬信號進行采樣、轉(zhuǎn)換、然后將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號送入MCU進行處理，得出測量結(jié)果送入上位機進行顯示。2.2上位機簡述為了給系統(tǒng)提供更友好的人機界面，我們可以通過上位機軟件實現(xiàn)各種顯示輸出或操作輸入，EasyARM軟件是上位機人機界面軟件，通過RS232串口通訊完成各種功能控制。全仿真的DOS字符窗口是具有25行80列的字符顯示窗（顯示字符的前景/背景顏色可設(shè)置），具有8個仿真LED數(shù)碼管和8個仿真發(fā)光二極管，還有20個模擬按鍵（

5、按鍵名可重新定義）。串口模式可設(shè)置，具有單獨的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收調(diào)試窗，方便地監(jiān)視串口接收到的數(shù)據(jù)或調(diào)試串口。2.3下位機簡述LPC2131/2132/2138是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STMCPU，并帶有32kB、64kB和512kB嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。較小的封裝和很低的功耗使LPC2131/2132/2138特別適用于訪問控制和POS機等小型應(yīng)用中；由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口

6、和8/16/32kB的片內(nèi)SRAM，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、軟件modem、語音識別、低端成像，為這些應(yīng)用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理功能。多個32位定時器、1個或2個10位8路的ADC、10位DAC、PWM通道、47個GPIO以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)。主要特性：1）16/32位ARM7TDMI-S核，超小LQFP64封裝。2）8/16/32kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和口32/64/512kB的片內(nèi)Flash程序存儲器。128位寬度接口/加速器可實現(xiàn)高達60MHz工作頻率。3）通過片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程/在應(yīng)用編程（IS

7、P/IAP）。單扇區(qū)或整片擦除時間為400ms。256字節(jié)行編程時間為1ms。4）EmbeddedlCE?RT和嵌入式跟蹤接口通過片內(nèi)RealMonitorTM軟件對代碼進行實時調(diào)試和高速跟蹤。5）1個（LPC2131/2132）或2個（LPC2138）8路10位的A/D轉(zhuǎn)換器，共提供16路模擬輸入，每個通道的轉(zhuǎn)換時間低至2.44us。6）1個10位的D/A轉(zhuǎn)換器，可產(chǎn)生不同的模擬輸出。（僅適用LPC2132/2138）7）2個32位定時器/計數(shù)器（帶4路捕獲和4路比較通道）、PWM單元（6路輸出）和看門狗8）實時時鐘具有獨立的電源和時鐘，可在節(jié)電模式中極大地降低功耗。9）多個串行接口，包括2

8、個16C550工業(yè)標準UART、2個高速I2C接口（400kbit/s）、SPITM和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP。10）向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址。11）小型的LQFP64封裝上包含多達47個通用I/O口（可承受5V電壓）。12）多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳。13）通過片內(nèi)PLL（100us的設(shè)置時間）可實現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。14）片內(nèi)晶振頻率范圍：130MHz。15）低功耗模式：空閑和掉電。16）可通過個別使能/禁止外部功能和外圍時鐘分頻來優(yōu)化功耗。17）通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。18）單電源，具有上電復(fù)位（POR）和掉電檢測（BO

9、D）電路。19）CPU操作電壓范圍：3.0V3.6V（3.3V±10%）,I/O口可承受5V的電壓。第二章硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)電路原理圖圖3-1系統(tǒng)原理圖iH111AtHblHliNCiti.gH-idBPIi申Am4.JI.<Lit*r41IhrUu1r-*JI""系統(tǒng)功能：該系統(tǒng)主要實現(xiàn)對電壓的測量，經(jīng)測試端輸入的電壓，分壓采樣后送到LPC2131程序處理，最后將測量結(jié)果在EasyARM顯示界面顯示，由于ADC本身的輸入范圍的限制，我們這里輸入信號最大值為+3.3V，采樣率達到100Hz,精度高于0.9%，在實際應(yīng)用中，可以增加前級信號調(diào)理電路使輸入信號的

10、范圍擴大。3.2A/D轉(zhuǎn)換器特性：1）10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器2）測量范圍03.3V3）10位轉(zhuǎn)換時間2.44卩s4）一路或多路輸入的Burst轉(zhuǎn)換模式5）轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號可選擇：輸入引腳的跳變或定時器的匹配6）具有掉電模式A/D轉(zhuǎn)換器的基本時鐘由VPB時鐘提供，可編程分頻器可將時鐘調(diào)整至44.5MHz（逐步逼近轉(zhuǎn)換的最大時鐘）,10位精度要求的轉(zhuǎn)換需要11個A/D轉(zhuǎn)換器。XZL3.3報警電路使用GPIO的P0.7控制蜂鳴器鳴叫報警LED發(fā)光二極管閃爍十次后一直亮（LED1表示通道1,LED2表示通道2）圖3-4LED報警電路3.5LPC2131最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包含時鐘電路和復(fù)位電路圖3-5最

11、小系統(tǒng)第四章軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)功能流程圖根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合硬件原理圖與LPC2131的使用手冊，為采樣頻率達到100Hz,把電壓測量結(jié)果直觀顯示出來，軟件程序流程圖如圖4-1開始1jjii進行ADC模莫塊設(shè)置1r延時3F讀取ADC結(jié)果,志位并清楚DONE標i是等待轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果再次啟動轉(zhuǎn)換等待轉(zhuǎn)換結(jié)果大于上限值設(shè)置通道2,并進行第一次轉(zhuǎn)換等待轉(zhuǎn)換結(jié)果1LED閃爍10次二LED常亮蜂鳴器報警是否AD數(shù)值串口發(fā)送給上位機1r延時設(shè)置AD通道1,并進行第一次轉(zhuǎn)換圖4-1系統(tǒng)功能流程圖* 4.2程序/*文件名：main.c*功能：使用ADC模塊的通道0、1進行電壓的測量，然后將轉(zhuǎn)換結(jié)果從串

12、口輸出，上位機使用EasyARM軟件全仿真的DOS字符窗口觀察。*說明：跳線JP8、JP30短接。由W1、W2調(diào)節(jié)測量電壓值。通訊格式：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗，波特率為115200*/#include"config.h"#defineLED11<<16/P2.16#defineLED21<<17/P2.17#defineBEEPCON1<<20/P0.7引腳控制B1，低電平蜂鳴#defineLEDCON0x00000000/*名稱：DelayNS()*功能：長軟件延時*入口參數(shù)：dly延時參數(shù)，值越大，延時越久*出口參數(shù)：無*

13、/voidDelayNS(uint32dly)uint32i;for(;dly>0;dly-)for(i=0;i<5000;i+);/*名稱：UART0Init()*功能：初始化串口0。設(shè)置為8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗*入口參數(shù)：bps通訊波特率*出口參數(shù)：無*/voidUARTOInit(uint32bps)uint16Fdiv;PINSELO=(PINSELO&(OxOF)|0x05;/不影響其它管腳連接,設(shè)置I/O連接至UUART0UOLCR=0x83;/DLAB=1，可設(shè)置波特率Fdiv=(Fpclk/16)/bps;/設(shè)置波特率U0DLM=Fdiv/256

14、;UODLL=Fdiv%256;UOLCR=0x03;/*名稱：UART0SendByte()*功能：向串口發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)，并等待發(fā)送完畢。*入口參數(shù)：data要發(fā)送的數(shù)據(jù)*出口參數(shù)：無*/voidUART0SendByte(uint8data)U0THR=data;/發(fā)送數(shù)據(jù)while(U0LSR&0x40)=0);/等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢/*名稱:UART0SendStr()*功能:向串口發(fā)送一字符串*入口參數(shù)：srt要發(fā)送的字符串的指針*出口參數(shù)：無*voidUARTOSendStr(char*str)whileif(*str='0')break;UARTOSendByt

15、e(*str+);/發(fā)送數(shù)據(jù)/*名稱：PCDispChar()*功能：向PC機發(fā)送顯示字符。*入口參數(shù)：x顯示位置的縱坐標，0-79y顯示位置的橫坐標，0-24chr顯示的字符，不能為0xffcolor顯示的狀態(tài)包括前景色、背景色、閃耀位。它與dos的字符顯示狀態(tài)一樣。* 即03位：前景色，46位：背景色，7位：閃耀位。*出口參數(shù)：無*IvoidPCDispChar(uint8x,uint8y,uint8chr,uint8color)UART0SendByte(0xff);/發(fā)送起始字節(jié)/發(fā)送字符顯示坐標(x,y)/發(fā)送顯示字符UART0SendByte(x);UART0SendByte(y)

16、;UART0SendByte(chr);UART0SendByte(color);/*名稱：ISendStr()*功能：向PC機發(fā)送字串，以便顯示。*入口參數(shù)：x顯示位置的縱坐標，0-79y顯示位置的橫坐標，0-24color顯示的狀態(tài)包括前景色、背景色、閃耀位。它與dos的字符顯示狀態(tài)一樣。* 即03位：前景色，46位：背景色，7位：閃耀位。str要發(fā)送的字符串，字串以'0'結(jié)束*出口參數(shù)：無*/voidISendStr(uint8x,uint8y,uint8color,char*str)while(1)if(*str='O')break;/若為'0&

17、#39;，則退出PCDispChar(x+,y,*str+,color);/發(fā)送顯示數(shù)據(jù)if(x>=80)x=0;y+;/*名稱：main()*功能：進行通道0、1電壓ADC轉(zhuǎn)換，并把結(jié)果轉(zhuǎn)換成電壓值，然后發(fā)送到串口*說明：在CONFIG.H文件中包含stdio.h。*intmain(void)uint32ADC_Data;charstr20;UARTOInit(115200);PINSEL1=0x01400000;AIN1IO1DIR=BEEPCON;/設(shè)置IO2DIR=0x00000000;IO1SET=BEEPCON;/*進行ADC模塊設(shè)置，其中x<<n表示第延)*/A

18、DCR=(1<<0)|(Fpclk/1000000-1)<<8)|-1，即轉(zhuǎn)換時鐘為1MHz(0<<16)|(0<<17)|(1<<21)|電轉(zhuǎn)換模式)(0<<22)|(非測試模式)(1<<24)|(0<<27);觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換)DelayNS(10);ADC_Data=ADDR;while(1)ADCR=(ADCR&0x00FFFF00)|0x01|(1<<24);while(ADDR&0x80000000)=0);ADCR=ADCR|(1<<24);whi

19、le(ADDR&0x80000000)=0);ADCData=ADDR;/初始化UART0/設(shè)置P0.27、P0.28連接到AIN0、I/O為輸出n位設(shè)置為x（若x超過一位，則向高位順/SEL=1，選擇通道0/CLKDIV=Fpclk/1000000/BURST=0，軟件控制轉(zhuǎn)換操作/CLKS=0，使用11clock轉(zhuǎn)換/PDN=1，正常工作模式（非掉/TEST1:0=00，正常工作模式/START=1，直接啟動ADC轉(zhuǎn)換/EDGE=0（CAP/MAT引腳下降沿/讀取ADC結(jié)果，并清除DONE標志位/設(shè)置通道1，并進行第一次轉(zhuǎn)換/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束/再次啟運轉(zhuǎn)換/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束/讀取ADC結(jié)果

20、ADC_Data=(ADC_Data>>6)&0x3FF;/ADC_Data=ADC_Data*3300;/提取AD轉(zhuǎn)換值數(shù)值轉(zhuǎn)換ADC_Data=ADC_Data/1024;sprintf(str,"%4dmVatVIN1",ADC_Data);ISendStr(30,23,0x30,str);if(ADC_Data>=3000)uint32i;for(i=0;i<10;i+)IO1SET=BEEPCON;IO2DIR=0x00010000;DelayNS(15);/BEEPCON=1IO1CLR=BEEPCON;IO2DIR=0x0000

21、0000;DelayNS(15);IO2DIR=0x00010000;DelayNS(150);elseIO1SET=BEEPCON;IO2DIR=0x00000000;/BEEPCON=0/BEEPCON=0ADCR=(ADCR&0x00FFFF00)|0x02|(1<<24);轉(zhuǎn)換/設(shè)置通道2，并進行第一次while(ADDR&0x80000000)=0);ADCR=ADCR|(1<<24);while(ADDR&0x80000000)=0);ADC_Data=ADDR;ADC_Data=(ADC_Data>>6)&0x3

22、FF;ADC_Data=ADC_Data*3300;/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束/再次啟運轉(zhuǎn)換/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束/讀取ADC結(jié)果/提取AD轉(zhuǎn)換值數(shù)值轉(zhuǎn)換/ADC_Data=ADC_Data/1024;)sprintf(str,"%4dmVatVIN2",ADC_Data);ISendStr(30,21,0x30,str);if(ADC_Data>=2500)uint32i;for(i=0;i<10;i+)IO1SET=BEEPCON;IO2DIR=0x00020000;/BEEPCON=1DelayNS(15);IO1CLR=BEEPCON;/BEEPCON=0IO2DIR=0x

23、00000000;DelayNS(15);IO2DIR=0x00020000;DelayNS(150);elseIO1SET=BEEPCON;/BEEPCON=0IO2DIR=0x00000000;return(0);第五章設(shè)計心得【硬件】王朵這次的課程設(shè)計是基于LPC2131的數(shù)字電壓表設(shè)計，實現(xiàn)的主要功能：以ARM為控制器，采用中斷方式，對2路0-5V的模擬電壓進行循環(huán)采集，采集的數(shù)據(jù)送LED顯示，并存入內(nèi)存，超過界限時指示燈閃爍。在做數(shù)字電壓表的設(shè)計時，開始時遇到不少的問題，比如我們想電壓是如何采集的，數(shù)字電壓表到底是什么設(shè)計原理呢，畢竟還沒有接觸過實際設(shè)計和開發(fā)，所以在考慮問題的時候往

24、往是不全面的，也就是說這次設(shè)計還有不少的方面沒有考慮周全，也一定存在著這樣那樣的問題。經(jīng)過這一個星期的實習，從開始時充滿激情，到最后差點有想放棄的沖動，這之間的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。特別是在設(shè)計程序的過程中，我明白到做一個好程序的不易，做一個好的編程者就更加艱難，突然就很佩服那些編程者。我們組一個兩個人，整體上是我們兩個人都在做，但個人的側(cè)重點不同，我主要負責查詢資料和硬件設(shè)計方面，屈豆主要負責軟件編程及調(diào)試，通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中主要是軟件調(diào)試，這個我們花了好長時間，在調(diào)試過程中稍微有點錯誤就出現(xiàn)問題，這個真是對我們耐心的大挑戰(zhàn)

25、，不過最后還是沒達到預(yù)期的效果，感覺有點遺憾。我覺得做課程設(shè)計是對課本知識的鞏固和加強，平時看課本，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計后，那些問題就迎刃而解了。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的。這次課程設(shè)計對我們有很大的幫助，在課程設(shè)計過程中，我們真正體會到了理論與實踐之間的差距，更重要的是讓我們感受到了團隊合作的重要性，讓我們懂得，我們必須得各盡所長才能解決各種困難?！拒浖壳惯@次的課程設(shè)計是基于LPC2131的數(shù)字電壓表設(shè)計，實現(xiàn)的主要功能：以ARM為控制器，采用中斷方式，對2路0-5V的模擬電壓進行循環(huán)采集，采集的數(shù)據(jù)送LED顯示，并存入內(nèi)存，超過界限時指示燈閃爍。當老師在之前給我們選題目時，我就開始在網(wǎng)上、圖書館查找資料，當接觸到數(shù)字電壓表設(shè)計這個題目時，我很迷茫，不知從何下手，雖說這學期已經(jīng)開ARM課了，但是自認為學的一點都不好。隨后我們?nèi)ゾW(wǎng)上查找各種相關(guān)資料，去圖書館查找文獻，但是都沒有找到類似