嵌入式上机课设讲解

1、成绩指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院课程设计报告设计题目：基于ARM勺交通灯设计学校：重庆邮电大学移通学院学生姓名：你猜专业：自动化班级：051212?学号：2012?指导教师：罗杨设计时间：2015年10月重庆邮电大学移通学院目录嵌入式系统课程设计任务书 I一、 设计题目：单路交通灯的控制 I二、 系统工作过程说明 n三、设计步骤： 川摘要 川一、绪论 11、设计目的 12、设计内容 13、要实现的目标 1二、系统分析及硬件设计 21、S3C24XC芯片介绍 2(1) 结构组成 2(2) 主要特性 23、电路原理图 4三、系统软件设计 61、系统流程图 62、系统程序设计 7

2、四、系统调试 10总结 11参考文献 12附录 13嵌入式系统课程设计任务书引言：嵌入式系统课程设计是电气工程及其自动化专业的一个重要教学环 节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学各个专 业的基本理论、基本方法对现实生活中的实际问题进行设计和调试。亠、设计题目：单路交通灯的控制掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调 试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O 口，中 断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。系统工作过程说

3、明车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s， 最后5s为黄灯闪烁。利用S3C24X0 ARM芯片实现单路交通灯的控制： 实现红、绿、黄灯的循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的LED灯实现此功能，由南往北方向红、黄、绿三个灯依次在P1.18、P1.19、P1.20 上, 由北往南方向的红、黄、绿三个灯依次接在P1.21、P1.22、P1.23上，人行道用红、绿两个灯控制，依次接在 P1.24、P1.25上，用软件控制灯的亮与灭来控制 车辆和行人的通行。 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 南北方向控制车辆的绿灯熄灭的同时。交

4、通路口示意图如下图:设计内容:(1) 完成S3C24X0最小系统的硬件电路设计，并用 Protel DXP设计电路 原理图；(2) 完成交通指示灯控制程序代码设计，在实验箱上调试并且能正常工作。二、设计步骤(1) 对系统进行需求分析；(2) 初始化配置(各种寄存器)；(3) 编写各种相关的中断程序并在主函数中调用这些程序;(4) 编译程序；(5) 使用仿真器进行调试。摘要交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行 ，实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口 ，为了保证交 通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯 亮，表示该条

5、道路禁止通行；黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通 行,已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮，表示该条道路允许通行交通灯控制电 路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化本文为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证 明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。【关键词】ARM 交通灯 控制亠、绪论1、设计目的掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调 试过程，了解S3C24X0芯片各

6、个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O 口，中 断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。 巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。2、设计内容（1）完成S3C24X0最小系统的硬件电路设计，并用 Protel DXP设计电路 原理图；（2）完成交通指示灯控制程序代码设计，在实验箱上调试并且能正常工作。3、要实现的目标利用ARM芯片模拟实现交通灯控制。自行选择所需ARM芯片，查阅相关 文献资料，熟悉所选ARM芯片，了解所选ARM芯片各个引脚功能，工作方式, 计数/定时，I/O 口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用 ARM芯片完成 交通灯的

7、模拟控制。1、系统分析及硬件设计1、S3C24X0芯片介绍该芯片是SAMSUNG公司推出的的 S3C2410X16/32位RISC微处理器。这个产品计划用于低成本、低功耗和高性能手持设备和一般应用的单片微处理器解决方案。（1）结构组成S3C2410X包含了如下部件：独立的16KB指令和16KB数据缓存，用于虚 拟内存管理的 MMU单元，LCD控制器（STN & TFT），非线性（NAND）Flash 引导单元，系统管理器（包括片选逻辑和SDRAM控制器），3通道的异步串行口（ UART），4个通道的DMA，4个通道的带脉宽调制器（PWM ）的定时器， 输入输出端口，实时时钟单元（RTC），带有

8、触摸屏接口的8通道10位AD转 换器，IIC总线接口，IIS总线接口，USB的主机（Host）单元，USB的设备（Device） 接口，SD卡和MMC（ Multi-Media Card ）卡接口，2通道SPI接口和锁相环（PLL） 时钟发生器。（2）主要特性1.8V ARM920T 内核，1.8V/2.5V/3.3V 存储系统，带有 3.3V16KB 指令和16KB数据缓存及MMU单元的外部0接口的微处理器。外部存储器控制（SDRAM控制和芯片选择逻辑）LCD控制器（支持4K颜色的STN或256K色TFT的LCD），带有1个通道的LCD专用DMA控制器4通道DMA，具有外部请求引脚3通道UA

9、RT （支持IrDA1.0，16字节发送FIFO及16字节接收FIFO） /2 通道SPI接口1个通道多主IIC总线控制器/1通道IIS总线控制器1.0版本SD主机接口及2.11版本兼容的MMC卡协议2个主机接口的USB 口/1个设备USB 口（ 1.1版本）4通道PWM定时器/1通道内部计时器看门狗定时器117位通用目的I/O 口 /24通道外部中断源电源控制：正常、慢速、空闲及电源关闭模式带触摸屏接口的8通道10位ADC带日历功能的实时时钟控制器具有PLL的片上时钟发生器2、系统电路设计（1）总体设计框架用ARM9系列芯片S3C2410X作为系统的主控芯片，控制交通灯的循环点 亮并显示灯亮

10、时间（采用倒计时显示），当定时时间到的时候控制蜂鸣器响来提 醒人们注意红绿灯的状态。图1交通灯总体设计框图（2）系统电源电路本电源运用5V的直流电源（图2所示）。通过DS2434芯片将5V电压转换为3.3V电压，为LPC2138芯片供电，LPC2138芯片所能承受的电压范围是3V3.6V。U2*1 VIN VOUTGND1 -D24j4-图2电源电路设计03、电路原理图宀自去一r直Amv&SVLATE邑厂自誇LAEW若吳 叮 若ig 4 lgj: -M rAS- M. LAE虽 X LAIlcjl送 判 LAElslIrzl曰 厂胳|!.:|;-I團d厂门抽 37UITIS5 荻LIGIH卞

11、5T 厂肯易呼S-I|_口后|:聃易1:冊LIGIIC3I总 期鸟rX (KkirElMSj IN JUtijeiiKKisiMnnXDA2KJQVS riEBREUCirfki meso ari-JLUUlA IJ r lr*l?Mxa KTm电3S3C2410X戻午孚舸區函三、系统软件设计1、系统流程图主程序流程图中断服务系统流程图图4系统流程图2、系统程序设计由南向北和由北向南车道各用一组红、绿、黄三色的指示灯，指挥车辆通行。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，红灯是禁止通行信号，面对 红灯的车辆必须在路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不 能越过停车线，但车辆已十分接

12、近停车线而不能安全停车时可以继续行进。具 体红绿灯时间分配时间如表 1所示。表1:红绿灯时间分配时间如表15s5s60s5s南北通道红灯亮黄灯闪绿灯亮黄灯闪人行道绿灯亮绿灯火红灯亮红灯火上表说明南北通道绿灯亮、绿灯闪黄灯闪时人行道都是红灯亮，只有车道 红灯亮（车辆完全停下来）时人行道绿灯才亮，这样保证了过马路的行人人身 安全，避免了不必要的交通事故。由于试验箱没有红黄绿三色 LED灯，只有一组8个红色LED灯，所以用 其来模拟交通信号灯。图5试验箱LED灯LED18、LED17分别为人行道红灯、绿灯LED16、LED15、LED14分别为南向北方向的一组红灯、黄灯、绿灯LED13、LED12、

13、LED11分别为北向南方向的一组红灯、黄灯、绿灯图6 LED模拟交通灯根据红绿灯的时间分配，可以知道，红绿灯有六个状态:状 态人行道南向北马路北向南马路16进制s曹oO1011000010x612000000000x00000100100x123100011000x8c4000000000x00000100100x12表2红绿灯状态表状态1人行道绿灯亮，马路红灯亮状态2:人行道绿灯灭，马路黄灯闪状态3:人行道红灯亮，马路绿灯亮状态4:人行道绿灯灭，马路黄灯闪由于本实验采用的是动态显示接口，其中数码管扫描控制地址为0x20006000,位0位5位分别对应一个数码管，将其中某位清零来选择相应 的数

14、码管。地址0x20007000为数码管的数据寄存器。数码管采用共阳方式，向 该地址写一个数据就可以控制数码管的显示。所以我用如下代码来显示数码管 的倒计时：for(j=0;j10;j+)for(n=0;n 150; n+)*(U8*)0x20007000)=0xfd;*(U8*)0x20006000)=0xf9;Delay (1);*(U8*)0x20007000)=0xfe;*(U8*)0x20006000)=num1j;Delay(1);四、系统调试1、硬件调试检查实验箱电路连接是否出错，LED是否完好2、程序调试使用软件ADT IDE对程序进行检测语法错误3、软硬联调当确认程序无误后下载

15、到实验箱中进行仿真模拟，看实验箱上的LED灯是否按要求闪烁。总结由于初次接触嵌入式系统感觉蛮难的，所以收获不是很大，很多的概念都 比较模糊，开始嵌入式课程设计时，通过实践和老师同学的帮助，才开始对嵌 入式有了浅层理解。广义上讲，凡是带有微处理器的专用软件系统都是嵌入式系统，如各类单片机和DSP系统。从狭义上讲，那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有 自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的专用软硬件系统称为嵌入式系 统。嵌入式系统由嵌入式硬件与嵌入式软件组成，嵌入式硬件以芯片、模板、 组件、控制器形式埋藏于设备内部。最后通过这次课程设计的学习我不仅对嵌入式系统有了了解，也从中得到了一种实践

16、能力。参考文献1 朱恺主编嵌入式系统基础M.北京：机械工业出版社，2012. 42 周立功主编；ARM嵌入式系统基础教程M（第2版）；北京：北京航 空航天大学出版社；2008.3 .周立功主编；深入浅出 ARM7-LPC213x/214x ;北京：北京航空航天大 学出版社；2008.4 .张崙编著；32位嵌入式系统硬件设计与调试M;北京：机械工业出版 社；2005.5 .马洪连，等编著；嵌入式系统设计教程 M;北京：电子工业出版社； 2006.王田苗主编；嵌入式系统设计与实例开发 M;北京：清华大学出版社;2003.7.符意德编著；嵌入式系统设计原理及应用M;北京：清华大学出版社;2004.附

17、录源程序#defi ne U8 un sig ned charun sig ned char nu m110=0x90,0x80,0xf8,0x82,0x92,0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0;/9-0un sig ned char num25=0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0;/4-0un sig ned char num36=0x92,0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0;/5-0un sig ned char num 45=0x90,0x80,0xf8,0x82,0x92;/9-5void Delay(int time);/延时程序初始化voi

18、d led(void)while(1)int i,j,n;/人行道绿灯亮，马路红灯从19s开始亮15s*(U8*) 0x20005000)=0x61;for(j=0;j10;j+)for(n=0;n 150; n+)*(U8*)0x20007000)=0xfd;*(U8*)0x20006000)=0xf9;Delay (1);*(U8*)0x20007000)=0xfe;*(U8*)0x20006000)=num1j;Delay(1);*(U8*) 0x20005000)=0x61;for(j=0;j5;j+)for(n=0;n 150; n+)*(U8*)0x20007000)=0xfd;

19、*(U8*)0x20006000)=0xc0; Delay (1);*(U8*)0x20007000)=0xfe; *(U8*)0x20006000)=num1j;Delay(1);Delay(1);for(j=0;j5;j+)/人行道绿灯暗，马路黄灯从 4s开始闪5sDelay(1);for(n=0;n 150; n+)*(U8*)0x20005000)=0x00;*(U8*)0x20007000)=0xfd;*(U8*)0x20006000)=0xc0;Delay (1);*(U8*)0x20007000)=0xfe;*(U8*)0x20006000)=num2j;Delay(1);*(U8*)0x20005000)=0x12;Delay(1);*(U8*)0x20005000)=0x8c;for(j=0;j5;j+)/人行道红灯亮，马路