嵌入式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、嵌入式實(shí)驗(yàn)報(bào)告專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 2014年5月實(shí)驗(yàn)一、LED控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)掌握LED 的顯示控制方法；2、通過實(shí)驗(yàn)加深對數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示工作原理的掌握。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫程序使實(shí)驗(yàn)板上八段數(shù)碼管顯示任意四位0到9的字符。三、實(shí)驗(yàn)原理1) 八段數(shù)碼管嵌入式系統(tǒng)中，經(jīng)常使用八段數(shù)碼管來顯示數(shù)字或符號(hào)，由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。􀁺 結(jié)構(gòu)八段數(shù)碼管由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，右下角一個(gè)點(diǎn)形的發(fā)光管作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，八段數(shù)碼管能顯示所有數(shù)字及部份英文字母。見

2、圖1。圖1􀁺 工作原理以共陽極八段數(shù)碼管為例，當(dāng)控制某段發(fā)光二極管的信號(hào)為低電平時(shí)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，就將該字符對應(yīng)的所有二極管點(diǎn)亮；共陰極二極管則相反，控制信號(hào)為高電平時(shí)點(diǎn)亮。2) 電路原理本實(shí)驗(yàn)電路中使用的是共陰極八段數(shù)碼管。數(shù)碼管的顯示由芯片74ls40進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，它的DIG1DIG8 引腳輸出LED顯示所需的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而SEGASEGG 及DP 引腳輸出LED 顯示所需的段驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖2 八段數(shù)碼管連接電路四、實(shí)驗(yàn)步驟使用USB下載線連接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主板上的Jtag口和PC機(jī)的USB口，并用USB連接線連接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主板上的USB口和主機(jī)的另一個(gè)US

3、B口（作為電源連接）使用杜邦 線連接實(shí)驗(yàn)主板的擴(kuò)展口和數(shù)碼管多孔板。1）.建立項(xiàng)目文件夾E:/work/sy1并編譯設(shè)計(jì)文件。2）.建立Verilog HDL文件工程。3）.編譯成功后進(jìn)行仿真測試。4）.引腳鎖定。5）.全程編譯。6）.下載測試。五、實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果LCD仿真之前： 仿真：實(shí)驗(yàn)二、矩陣屏顯示實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)現(xiàn)CPLD 對LCM 的控制；2 了解LCM 的工作時(shí)序和LCM 控制器相關(guān)指令。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 實(shí)現(xiàn)CPLD對LCM 的控制，使LCM 能夠正常工作；2 顯示字符：CPLD testing now！(也可自定設(shè)定)。三、實(shí)驗(yàn)要求1 對靜態(tài)顯示字符的位置進(jìn)行調(diào)整，分別實(shí)現(xiàn)

4、左對齊和居中對齊。四、實(shí)驗(yàn)原理1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹該實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)為：實(shí)驗(yàn)?zāi)赴搴蚅CM 模塊。LCM 是指液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊，它由三部分組成，包括LCD 控制器、LCD 驅(qū)動(dòng)器和LCD 顯示裝置。其中，LCD 控制器用于與MAX II 芯片進(jìn)行溝通，LCD 驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)點(diǎn)亮LCD 顯示裝置。目前的LCM 模塊一般將LCD 控制器、LCD 驅(qū)動(dòng)器集成到一塊IC 芯片上。本實(shí)驗(yàn)通過編程，由母板提供時(shí)鐘及其它必要的控制信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與LCD 控制器的溝通。2 LCD 控制器、驅(qū)動(dòng)器集成芯片介紹雖然不同廠家的LCM 上的此類IC 芯片各不相同，但是其基本原理是一致的。在此以HD44780 為例，對此類集成I

5、C進(jìn)行介紹。（1） 硬件工作原理圖1 為HD44780 的內(nèi)部示意圖。各部分功能如下：圖1、HD44780 內(nèi)部示意圖（2） DDRAM 數(shù)據(jù)顯示用的RAM（Data Display RAM）這塊存儲(chǔ)器是用來存放我們要LCM 顯示的資料，只要將標(biāo)準(zhǔn)的ASCII 碼放入DDRAM 中，內(nèi)部線路會(huì)自動(dòng)以該ASCII 碼為地址，對照表8.1，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)送到顯示器上。DDRAM 有80bytes 空間，共可顯示80 個(gè)字。其記憶體地址與實(shí)際顯示位置的排列順序與LCM 型號(hào)有關(guān)。如圖2（A）為16 字*1 行的LCM，它的地址從00H 到0FH；（B）為20 字*2 行的LCM，第一行地址從40H 到

6、53H；（C）為20 字*4 行的LCM，其地址的排列如圖所示。圖2、地址與顯示位置對應(yīng)圖i. CGROM 字符產(chǎn)生器的ROM（Character Generator ROM）這一塊儲(chǔ)存器存儲(chǔ)了192 個(gè)5*7 的點(diǎn)矩陣字型，CGROM 的字型僅能讀出不能寫入。字型或字符排列方式也ASCII碼相同。如字符碼41H 為A 字符。字符與字符碼對照表如表1。ii. CGRAM 字符、字型產(chǎn)生器的RAM（Character Generator RAM）這一塊貯存體是供使用儲(chǔ)存自行制造特殊造型的造型碼的RAM，CGRAM 共有512bits（64*8bits）。一個(gè)5*7點(diǎn)矩陣字符型需8*8bits，所

7、以CGRAM 最多可存8 個(gè)造型。iii. IR-指令寄存器（Instruction Register）IR 寄存器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)Cyclone II 要寫給LCM 的指令碼。當(dāng)Cyclone II 要下一個(gè)命令到IR 寄存器時(shí)，必須要控制LCM 的RS、R/W 及E 這三個(gè)引腳。當(dāng)RS 及R/W 引腳信號(hào)為0，E 引腳信號(hào)由1 變?yōu)? 時(shí)，就會(huì)把在DB0-DB7引腳上的數(shù)據(jù)存入IR 寄存器。字符與字符碼對照表如下：iv. DR-數(shù)據(jù)寄存器（Data Register）當(dāng)RS及R/W 引腳信號(hào)為1，E 引腳信號(hào)由1 變?yōu)? 時(shí)，LCM 會(huì)將DR 寄存器內(nèi)的資料由DB0-DB7 輸出以供MAX II

8、讀取；當(dāng)RS 引腳信號(hào)為1，R/W 引腳信號(hào)為0，E 引腳信號(hào)由1 變?yōu)? 時(shí)就會(huì)把在DB0-DB7 引腳上的數(shù)據(jù)存入DR 寄存器。v. BF-忙碌信號(hào)（Busy Flag）BF 的功能為告訴Cyclone II，LCM 內(nèi)部是否正忙著處理資料，當(dāng)BF=1 時(shí)，表示LCM 內(nèi)部正在處理資料，不能接受Cyclone II 送來的指令或數(shù)據(jù)。LCM 設(shè)置BF 的原因?yàn)橥獠刻幚砥鳎–yclone II）處理一個(gè)指令的時(shí)間很短，只需幾微秒，而LCM 得花40us1.64ms 的時(shí)間，所以處理器要寫數(shù)據(jù)或指令到LCM 之前，必須先查看BF 是否為0。vi. AC-地址計(jì)數(shù)器（Address Counte

9、r）AC 的工作是負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)寫到CGRAM 或DDRAM 的數(shù)據(jù)地址，DDRAM 的CGRAM 讀出數(shù)據(jù)的地址。（3） 控制器指令介紹五、 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)現(xiàn)在LCD 上顯示靜態(tài)字符串程序流程圖如下，進(jìn)行靜態(tài)字符的對齊設(shè)置在Set address 這一步驟中進(jìn)行，即設(shè)置LCM 起始字符的顯示位置。六、 實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)是在開發(fā)系統(tǒng)母板及LCM 模塊聯(lián)合平臺(tái)上進(jìn)行，管腳分配關(guān)系見PDF文檔。實(shí)驗(yàn)步驟如下：1.建立項(xiàng)目文件夾E:/work/sy2并編譯設(shè)計(jì)文件。2.建立Verilog HDL文件工程。3.編譯成功后進(jìn)行仿真測試。4.引腳鎖定。5.全程編譯。6.下載測試。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)三 

10、60;觸摸屏控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過實(shí)驗(yàn)掌握ADC0809的工作原理、流程及其操作控制；2、通過實(shí)驗(yàn)加深對ADC0809工作時(shí)序的掌握。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、硬件：CPLD實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)，USB下載線，ADC0809模塊接口電路(自制)，PC 機(jī)；2、軟件：Quartus_II開發(fā)環(huán)境，Windows 98/2000/NT/XP。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)分壓電路，利用基于CPLD控制的ADC 模塊（ADC0809），把分壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過LED發(fā)光二極管觀察轉(zhuǎn)換結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)原理1） A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟圖 1 模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換過程模擬信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)候，從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)

11、字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，模擬信號(hào)要基本保持不變。否則轉(zhuǎn)換精度沒有保證，特別當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，會(huì)造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。要防止這中誤差的產(chǎn)生，必須在A/D 轉(zhuǎn)換開始時(shí)將輸入信號(hào)的電平保持住，而在A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，又能跟蹤輸入信號(hào)的變化。因此，一般的A/D 轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟完成的。一般取樣和保持主要由采樣保持器來完成，而量化編碼就由A/D 轉(zhuǎn)換器完成。本實(shí)驗(yàn)采用ADC0809做A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。ADC0809是一種8路模擬輸入、8位數(shù)字輸出的逐次逼近法A/D器件，轉(zhuǎn)換時(shí)間約100us，轉(zhuǎn)換精度為±1/512，適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ADC

12、0809片內(nèi)有三態(tài)輸出的數(shù)據(jù)鎖存器，故可以與CPLD直接接口。五、ADC轉(zhuǎn)換控制流程框圖：               六、實(shí)驗(yàn)步驟1.建立項(xiàng)目文件夾E:/work/sy3并編譯設(shè)計(jì)文件。2.建立Verilog HDL文件工程。3.編譯成功后進(jìn)行仿真測試。4.引腳鎖定。5.全程編譯。6.下載測試。7. 調(diào)節(jié)電位器改變模擬量輸入的值，在數(shù)碼管最后二位應(yīng)顯示轉(zhuǎn)換好的相應(yīng)的數(shù)字量。其模擬量與數(shù)字量對應(yīng)關(guān)系的典型值為：000H  &#

13、160;2.5V80H     5VFFH七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)四、實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解基于CPLD的數(shù)字電子時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)原理及設(shè)計(jì)方法。2、掌握Quartus_II 環(huán)境下的模塊程序設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、硬件：CPLD實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)，USB下載線，PC 機(jī)；2、軟件：Quartus_II開發(fā)環(huán)境，Windows 98/2000/NT/XP。三、實(shí)驗(yàn)原理  1）  數(shù)字電子時(shí)鐘的基本結(jié)構(gòu)秒 數(shù)字電子時(shí)鐘是由分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器電路所組成的。晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)信號(hào)經(jīng)過分頻器形成秒信號(hào)，秒信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器

14、進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”“秒”的數(shù)字顯示出來。數(shù)字鐘的邏輯圖如下：十位顯示個(gè)位顯示十位顯示個(gè)位顯示十位顯示個(gè)位顯示譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器   時(shí)分 分頻與整形電路50MHz時(shí)鐘脈沖輸入 2）計(jì)數(shù)電路數(shù)字鐘的讀數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制和一個(gè)二十四進(jìn)制(或十二進(jìn)制)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器應(yīng)由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成，分別對秒(或分)的個(gè)位和十位進(jìn)行計(jì)數(shù)。本實(shí)驗(yàn)用二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器作為“時(shí)”位計(jì)數(shù)器，它的計(jì)數(shù)序列是00，01，02，23，00，也就是當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到23時(shí)59分59秒時(shí)，若再輸入一個(gè)秒脈沖，計(jì)數(shù)器就進(jìn)到00時(shí)00分00秒。數(shù)字鐘計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)可用反饋歸零法。當(dāng)計(jì)數(shù)器正常讀數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來時(shí)，反饋信號(hào)隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計(jì)數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器從00,01,02，,59計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?0個(gè)脈沖到來時(shí)，反饋信號(hào)隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為60的循環(huán)計(jì)數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：正