ARM秒表设计实训报告--多功能秒表课程设计

1、物理机电学院课程设计报告评阅意见:日期评阅教师多功能秒表设计【摘要】随着电子技术的飞速发展，基于嵌入式的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、 电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制 系统的常规电子线路。同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于嵌入式的控制系统的普及与 应用奠定了坚实的基础。而本次实训的目的在于利用ARM系统迸行简单的系统设计。而在这次实训中，我利 用ARM系统设计函数信号发生器，其基本步骤如下：总体方案的设计与选择：根据设计任务要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成 的功能，并将总体功能分解成若干个单元功能，分清主次和相互的关系，形成若

2、干单元功能 愆后再组成总体方案。程序的编写：编写满足设计要求的程序并写入LPC2138芯片中，通过系统实现对电路 的控制，从而达到设计的要求。程序的调试:在课程设计的实践过程中程序的调试占有非常重要的地位,它是最基础的 阶段，也是将理论转换为实际的一个关键过程，因此调试时要谨慎小心的逬行，从各方面考虑 不能产生结果的原因。本次实训我做的是秒表:这是一个在实验和实际应用中都很实用，也有较大的意义。【关键词】ARM7、LPC2138、UART串口发送、定时器、GPIO、中断、按键、秒 表、DOS字符窗口显示。目录1、设计目的与要求31.1设计目的31.2设计要求32、方案设计与论证32. 1设计分

3、析32. 2方案论证42. 3方案选择43、实训原理特性44、流程图105、实训程序136、实训总结177、参考文献171设计目的与要求1.1设计目的能够了解ARM各个部分的基本功能，将各个部分合理的组合在一起，实现一些实际 功能：将ARM第四章中任意三个或三个以上的功能融合在一起，如UART串口，I2C, GPIO 串口等等，形成具有特左功能的实际效果，并能够灵活处理实训过程中的各种问题。（1）在学习了深入浅出ARM7课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在 实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的能力，通过实训，进一步熟悉和掌握ARM 的结构及工作原理。（2）熟悉ARM Deve

4、loper suitvl.2调试和仿真,提高软件调试能力。通过实际程序设计和 调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。（3）通过课程设计，掌握以ARM为核心的电路设计的基本方法和技术，了解电路参数的 计算方法。（4）通过实训，电路检查能力，提髙动手实践能力、提高科学的思维能力。（5）通过完成一个程序开发的完整过程，了解开发一个ARM应用系统的全过程，为今后 从事相应事业打下基础。1.2设计要求设计一个多功能秒表：按下K1键开始汁时：接着再按下K2键开始在DOS字符窗口显示按下此刻秒表所显示时间，一共可以显示20组时间数据：再按下K3键则淸零DOS字符 窗口显示数据。之后又可重新计时。2、方

5、案设计与论证2. 1设计分析方案一：做个普通秒表，就是能让他计时，还有可以用按键控制它开始与暂停。方案二：做个多功能秒表，能让它汁时，还可以记住时间，就是按下键后可以记住刚才的显 示时间数拯，然后将它读出来，那要用到寄存器等东西，这都还好，只是arm板没有这么 多数码管，只有一个，根本不行，起码要5个，将1秒分成100份快速显示，这样的话4 个数码管显示秒表计时时间，最大时间是60秒。还有一个是说明读出的数是第几组，我想 到了我在单片机实训时做了个最小系统，那里就有多的数码管，于是就想用跳线将接口接到 单片机最小系统板的数码管控制口，这样就实现要求。方案三：也是个秒表，不过不用数码管控制其计时

6、，而是将其数据发送到DOS字符窗口显 示秒表的计时，并用泄时器、串行口发送来显示秒表的汁时，也可以记时与读岀记住的数值， 因为用DOS字符窗口一排排显示出记住的数值，这些都用按键控制，再加复位清零键。2. 2方案论证用DOS字符窗口显示秒表的计时比较方便，而且用容易操作，简洁明了。DOS字符窗 口只要一连接就可以发送的数据显示出来，发送也可以用左时器与中断控制秒表发送到串行 口。2. 3方案选择经过以上说明：方案一过于简单，根本达不到要求：方案二要用到单片机板，而且接的 连接线过多，不是很好，因为我们做的是arm的，也没必要那样子：方案三是我选择的， 比较方便明了，也很实用，准确性高，所以我选

7、了方案三。3、实训原理特性(1) 选择芯片LPC2138(2) 中断LPC2138通过向量中断控制器(VIC )管理中断。外设中断信号需要经过2个开关才能 到达ARM内核，真正产生异常，逻辑示意图如下图所示。如果在VIC中使能了相应外 设的中断，外设中断才能到达VIC并向内核发送中断请求：只有使能了内核中断IRQ或者HQ,内核才能貞正产生异常。硬件图如下中断的过程示意图如下:vicaiii i；VIC的32个 中 KfrffiA住内骸（3）定时器LPC2131具有2个32位可编程泄时川数器，均具有4路捕获、4比较路匹配并输出电 路。泄时器对外设时钟（pclk）周期进行计数，可选择产生中断或根据

8、4个匹配寄存器的 设定，在到达指左的泄时值时执行英它动作（输出高/低电平、翻转或者无动作）。它还包 括4个捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获泄时器值，并可选择产生中断。 可用于对内部事件进行计数的间隔左时器，或者通过捕获输入实现脉宽调制，亦可作为 自由运行的定时器。左时器0和宦时器1除了外设基地址以外，其它都相同。特性：带可编程32位预分频器的32位定时器/计数器：具有多达4路32位的捕获通道一当输入信号跳变时可取得泄时器的瞬时值，也可 选择使捕获事件产生中断；4个32位匹配寄存器：一匹配时立时器继续工作，可选择产生中断：一匹配时停止泄时器，可选择产生中断；一匹配时复位定时器，可选择产生中

9、断。多达4个对应于匹配寄存器的外部输出，具有下列特性：一匹配时设宜为低电平；一匹配时设置为高电平：一匹配时翻转： 一匹配时无动作。结构如下：左时器0和左时器1的方框图(4) GPIOLPC2131 具有多达 47 个通用 I/O 口(GPIO,General Purpose I/O ports),分别为 P031:0、 Pl31：161，其中，P0.24未用，P0.31仅为输出口。由于口线与其它功能复用，因而需要进 行相关的管脚连接模块(PINSEL0. PINSEL1、PINSEL2)选择连接GPIO,然后通过IODIR 进行输入/输出属性设置后才能操作。当管脚选择GPIO功能时，有3个寄存

10、器用于控制GPIO的使用，IOSET、IOCLR和 IOPIN。IOSET用于口线置1,而IOCLR则用于口线淸零，IOPIN则反映当前10 口的状态, 读回IOSET则反映当前IO 口设泄状态。特性Z单个位的方向控制：Z单独控制输出的置位和淸零：Z所有I/O 口在复位后默认为输入。世脚描述GPIO管脚描述见表4.1,表4.1 GPIO管脚描述管脚名称类型描述P0.0 - P0.31Pl. 16-P1.31输入/输出通用I/O 口。实际可用的 GPIO数量取决于可选功 能的使用。P0. 31GPIO数量取决于可选功能的使用C管脚连接设置将相应管脚的PINSELn位设置为00即选择GPIO功能：

11、大部分管脚复位后默认为GPIO.蜂鸣器连接图WIJZZ.ER髙电平时蜂鸣器停止鸣叫，低电平时开始鸣叫按键的连接图:不按下时为髙电平，按下时变为低电平(5) UARTO 和 UART1LPC2131具有2个符合符合'550工业标准的异步串行口(UART) UART0和UART1。 两者除了外设基地址以外，其它都相同，因而在这里统一进行描述。特性：z 16字节收发FIFO：z寄存器位置符合'550工业标准：z接收器HFO触发点可为1,4.8和14字节;z内苣波特率发生器：z LPC2131包含使能实现软件流控制的机制。管脚描述UART管脚描述见表4.7。表4. 7 UART管脚描述

12、管脚名称UART管脚功能描述说明P0. 0 TxDO串行输岀串行发送数据P0. 1 RxDO串行输入串行接收数据P0. 8 TxDl串行输岀串行发送数据P0. 9 RxDl串行输入串行接收数据管脚连接设置当进行如下设置时将P()0、P0.1选择UARTO功能：PINSELO = 0x00000005; /可能影响其它管脚连接PINSEL0 = (PINSELO & (OxOF) 10x05; / 不影响其它管脚连接 当进行如下设宜时将P0.8、P0.9选择UART1功能：PINSELO = 0x05 « 16: /可能影响其它管脚连接结构UART的结构如图4.16所示。VPB

13、接口提供CPU或主机与UART之间的通信连接。图4.16 UART方框图UART接收器模块UxRx监视串行输入线RxD的有效输入山ART Rx移位寄存器(UxRSR) 通过RxD接收有效的字符。当UxRSR接收到一个有效字符时，它将该字符传送到UART Rx 缓冲寄存器HFO中，等待CPU或主机通过主机接口进行访问。UART发送器模块UxTx接收CPU或主机写入的数据并将数据缓存到UART Tx保持寄 存器FIFO (UxTHR)中。UARTTx移位寄存器(UxTSR)读取UxTHR中的数据并将数据 通过串行输出管脚TxD发送。UART波特率发生器模块UxBRG产生UART Tx模块所使用的左

14、时。UxBRG模块时钟 源为VPB时钟(pclk)。主时钟与UxDLL UxDLM寄存器所左义的除数相除得到UART Tx模块使用的时钟。该时钟为16倍过采样时钟NBAUDOUTo中断接口包含寄存器UxIER和UxIIRo中断接口接收几个由UxTx和UxRx发出的单时 钟宽度的使能信号。UxTx和UxRx的状态信息保存在UxLSR中。UxTx和UxRx的控制信息保存在UxLCR中。4、流程图()设置 P0.16、P0.17、P0.18 引脚连 接 UART0IRQ中断使能V中断程序框图(返回原中断点(TimerO中断服务( 程序开始zm是杏=60 ?5、实训程序#include "c

15、onfigh"/通讯波特率115200#include "stdio. h"ftdefine UART_BPS 115200 uint32 kl = 1«16;uint32 k2 = 1«17;uint32 k3 = 1«18;uint32 h=0, m=0, s=0, ss=0, i=l; char str20, stir30;void _irq IRQ_TimerO (void) ss+;if (ss=100) ss=0;s+; if(s=60)s=0;m+; if(m=60) m=0;h+; if(h=60) h=0;TOIR

16、= 0x01;VICVectAddr = 0x00;/*清除中断标志*/void delay(uint32 dly)uint32 i;for ( ; dly>0; dly)for (i=0; i<5000; i卄)；DLAB = 1/等待数据发送完毕uint8 color)/起始字符char *str)/结束字符void UARTO_Init (void)uintl6 Fdiv;UOLCR = 0x83;Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_BPS;UODLM = Fdiv / 256;UODLL = Fdiv % 256;UOLCR = 0x03;void UAR

17、TO.SendByte (uint8 data)UOTHR = data;while (UOLSR & 0x40) = 0);void PC_DispChar (uint8 x, uint8 y, uint8 chr, UARTO.SendByte(Oxff); UARTO_SendByte(x); UARTO_SendByte(y); UARTO_SendByte(chr); UARTO_SendByte(color);void ISendStr (uint8 x, uint8 y, uint8 color,while (1)if (*str =，0) break; PC.DispC

18、har (x+, y, *str+, color) if (x >= 80)x = 0;y+;void reset()h=0;m=0;s=0;ss=0;for(i=l;i<21;i+)sprintf (strr, "%2d%2d：%2d:%2d：%2d*, i, h, s> ss);ISendStr (0, i, 0x30, strr);i=l；void xianshi ()sprintf (str, 2d:%2d:%2d:%2d "、h> m> s, ss); ISendStr (1, 0, 0x30, str); int main (voi

19、d)PINSELO = 0x00000005;/* IRQ中断使能*/IRQEnableO;/* 定时器0初始化 */TOTC = 0;TOPR = 0;TOMCR = 0x03;TOMRO = Fpclk/100 ;/*定时器设置为0*/*时钟不分频*/*设置TOMRO匹配后复位TOTC,并产生中断标志*/* 1ms秒钟定时*/UARTO.InitO;/*设置定时器0中断IRQ */VICIntSelect=OxOO;VICVectCntl0=0x20|0x04;VICVectAddrO=(uint32)IRQ_TimerO;VICIntEnable =(l«0x04): rese

20、t ();whiledOOPIN&kl); delay (80);/*启动定时器*/whil e(!(IOOPIN&kl);TOTCR = 0x01;while (1)if(IOOPIN&kl)=O)whiled (IOOPIN&kl);delay(80);TOTCR = 0x00;wh订e(IOOPIN&kl)辻(IOOPIN&k3) =0)reset();xianshi ();while(!(IOOPIN&kl)delay(80);TOTCR = 0x01;if(IO0PIN&k2)=0)whiled (I00PIN&

21、k2);delay(80);if(i<21)sprintf (str, "%2d%2d:%2d:%2d:%2d ", i, h, m, s, ss); ISendStr (0, i> 0x30, str);xianshi ();return 0;6v实训总结通过这次实训，让我对ARM7有了更加全面的了解，所有预期的功能都实 现了。最主要是在老师的耐心和有力指导，还有自己的动脑思考，动手实践，以 及一起的合作，才做好。通过这次实训，使我对于软件制作的流程有了更加深刻 的认识和可以熟练使用相关软件的操作。在实践中，一个小小的失误都会整个过 程变得缓慢。在这次实训中，由于参考程序少，主要是自己动脑想，其中经历了挺多的 思维困扰，不过还是成功了。实训不仅仅是对于知识的考察，更