基于STM32单片机的点阵显示设计(共21页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上基于STM32单片机的点阵显示设计一、系统的硬件设计1.1系统的硬件设计方案STM32F103x6是基于ARM核心的增强型32位带闪存、USB、ADC和CAN的微控制器。在电机驱动和应用控制、医疗和手持设备、智能仪表、警报系统和视频对讲中有广泛的应用。通过使用STM32F103x6进行LED点阵显示的设计，学习STM32单片机的使用方法。1.2 STM32单片机简介根据本课题需要采用用了STM32F103x6型号单片机STM32F103XX增强型系列拥有ARM的Cortex-M3核心，它为实现MCU的需要提供了低成本、缩减的管脚数目、降低的系统内耗，同时提供了卓越的计

2、算性能和先进的中断系统响应。它的原理图如图1-2所示。图1-2 STM32单片机原理图1.2.1 STM32F103x6单片机的功能核心 -ARM 32位的Cortex-M3CPU -单周期硬件乘法和除法，加快计算存储器 -从32K字节到128K字节闪存程序存储器 -多重自举功能时钟、复位和供电管理 -2.0至3.6伏供电和I/O管脚 -上电/断电复位、可编程电压检测器、掉电检测器 -内嵌4至16MHZ高速晶体振荡器 -内嵌PLL供应CPU时钟 -内嵌使用32KHZ晶体的RTC振荡器低功耗 -3种省电模式：睡眠、停机和待机模式 -VBAT为RTC和后备寄存器供电2个12位模数转换器，1us转换

3、时间 -双采样和保持功能 -温度传感器调试模式 -串行调试和JTAG接口DMA -支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART多达80个快速I/O口 -26/36/51/80个多功能双向5V兼容的I/O接口多达7个定时器 -多达3个同步的16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道 -两个看门狗定时器 -系统时间定位器：24位的带自动加载功能的多达9个通信接口 -多达2个I2C接口 -多达3个USART接口 -多达2个SPI同步串行接口 -CAN接口 -USB2.0接口1.2.2 STM32单片机的主要特色STM32系列32位闪存微控制器使用来自于

4、ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2®指令集带来了更高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。它拥有出众和创新的外设，易于开发，可使产品快速进入市场。1.3 STM32单片机

5、开发板简介本课题采用了普中科技的STM32开发板，配备有STM32F103x6芯片。开发板的引脚图如图1-3所示。图1-3 普中科技的STM32开发板实物图1.3.1 STM32开发板的外围硬件资源 -8*8双色点阵模块 -五线四相步进电机 -四线双极性步进电机 -动态数码管/静态数码管 -74HC595 -74HC165 -USB自动下载 -MCU -矩阵键盘、独立按键 -AD/DA/光敏/温敏 -ISP、PS2等等。其电路图如图1-3-1。图1-3-1 普中科技的STM32开发板内部电路图1.3.2 STM32开发板的软件资源STM32开发板提供了丰富的标准例程，其例程列表如下：编号实验名

6、称编号实验名称编号实验名称1LED灯1074HC59519定时器TIM22RCC系统时钟1174HC16520串口通信3独立按键12EXIT中断21DS18B20温度检测4晶体数码管显示13FLASH保存数据22RTC时钟5动态数码管14STM32-24C0223ADC1-DMA6SysTick定时器15STM32-ADDA-PCF859124彩屏例程7步进电机16STM-160225CAN-BUS8矩阵键盘17硬件I2C读取24C0226VirtualCOMPort(USB转串口）9LED点阵18硬件SPI-5951.4 硬件电路本科创课题涉及的硬件电路如图1-4所示。图1-4 STM32

7、LED点阵实验在开发板上的接线图二、系统的软件设计对于一个完整的嵌入式应用系统的开发，硬件的设计与调试工作仅占整个工作量的一半，应用系统的程序设计也是嵌入式系统设计一个非常重要的方面。本次软件编写在Keil软件平台进行的。如图2-1所示。图2-1 Keil软件平台截图2.1对STM32端口进行配置对端口的配置程序如下：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disabl

8、e, ENABLE); /关闭调试 端口重新映射 使用仿真器调试时，不能用此语 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 ; /所有GPIO为同一类型端口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /输出的最大

9、频率为50HZ GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); /初始化GPIOB端口 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /初始化GPIOB端口2.2 控制LED点阵显示的主程序设计控制LED点阵显示的程序如下： while (1) m+ ; if(m> 4) m=1;switch (m) case 1: for(j=0;j<3;j+)/从左到右3次 for(i=0;i<8;i+) /P2=tabai; GPIOB->BSRR = tabai & 0x00ff; /将数据送

10、到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (tabai) & 0x00ff; / P1=0xff; GPIOA->BSRR = 0xff & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (0xff) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 2: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从右到左3次 for(i=0;i<8;i+) /P2=taba7-i; GPIOB->BSRR = taba7-i

11、& 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (taba7-i) & 0x00ff; /P1=0xff; GPIOA->BSRR = 0xff & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (0xff) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 3: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从上至下3次for(i=0;i<8;i+)/P2=0x00; GPIOB->

12、BSRR = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (0x00) & 0x00ff; /P1=tabb7-i; GPIOA->BSRR = tabb7-i & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (tabb7-i) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 4: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从下至上 3 次for(i=0;i<8;i+)

13、/P2=0x00; GPIOB->BSRR = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (0x00) & 0x00ff;/P1=tabbi;GPIOA->BSRR = tabbi & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (tabbi) & 0x00ff;Delay(0X0DFFFF); break; 2.3 RCC函数的配置配置程序代码如下：void RCC_Configuration(void) /复位R

14、CC外部设备寄存器到默认值 RCC_DeInit(); /打开外部高速晶振 RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); /等待外部高速时钟准备好 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); if(HSEStartUpStatus = SUCCESS) /外部高速时钟已经准别好 /开启FLASH的预取功能 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); /FLASH延迟2个周期 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); /配置AHB(HCLK)时钟=SYS

15、CLK RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); /配置APB2(PCLK2)钟=AHB时钟 RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); /配置APB1(PCLK1)钟=AHB 1/2时钟 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); /配置PLL时钟 = 外部高速晶体时钟*9 PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); /使能PLL时钟 RCC_PLLCmd(ENABLE); /等待PLL时钟就绪 while(RCC

16、_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET) /配置系统时钟 = PLL时钟 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); /检查PLL时钟是否作为系统时钟 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) 2.4 NIVC函数配置配置的程序如下：void NVIC_Configuration(void)#ifdef VECT_TAB_RAM NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM,0x0);#else NVIC_SetVectorTable(NVIC_Vect

17、Tab_FLASH,0x0);#endif设置向量表的位置和偏移量，如果向量表位于RAM，则偏移量为0x0。如果向量位于FLASH则偏移量为0x0。完整的程序代码见附录。专心-专注-专业三、系统实验首先进行硬件电路搭建，根据图1-4，进行硬件电路连接。连接完毕后，检查导线是否连接错误以及导线是否连接牢固。其次进行软件调试，在Keil软件平台进行软件调试，直至无错误报警。最后将程序下载到开发板。关键点：连接时核心板的BOOT1的短路帽要断开。实验现象：LED点阵从左到右，从右到左，从上至下，从下至上滚动。附录程序代码#include "stm32f10x_lib.h"GPIO

18、_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ErrorStatus HSEStartUpStatus;unsigned int taba=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned int tabb=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;void RCC_Configuration(void);void NVIC_Configuration(void);void Delay(vu32 nCount);/ 主函数/*int main(void) unsigned char i,j;

19、 static unsigned char m;#ifdef DEBUG debug();#endif RCC_Configuration(); /系统时钟配置函数 NVIC_Configuration(); /NVIC配置函数 /使能APB2总线外设时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable, ENABLE); /关闭调试 端口重新映射 使用仿真器调

20、试时，不能用此语 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 ; /所有GPIO为同一类型端口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /输出的最大频率为50HZ GPIO_Init(GPIOB, &G

21、PIO_InitStructure); /初始化GPIOB端口 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /初始化GPIOB端口 while (1) m+ ; if(m> 4) m=1;switch (m) case 1: for(j=0;j<3;j+)/从左到右3次 for(i=0;i<8;i+) /P2=tabai; GPIOB->BSRR = tabai & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (tabai) & 0x00ff; / P1

22、=0xff; GPIOA->BSRR = 0xff & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (0xff) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 2: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从右到左3次 for(i=0;i<8;i+) /P2=taba7-i; GPIOB->BSRR = taba7-i & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (taba7-

23、i) & 0x00ff; /P1=0xff; GPIOA->BSRR = 0xff & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (0xff) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 3: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从上至下3次for(i=0;i<8;i+)/P2=0x00; GPIOB->BSRR = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOB->B

24、RR = (0x00) & 0x00ff; /P1=tabb7-i; GPIOA->BSRR = tabb7-i & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (tabb7-i) & 0x00ff; Delay(0X0DFFFF); break; case 4: Delay(800); for(j=0;j<3;j+)/从下至上 3 次for(i=0;i<8;i+)/P2=0x00; GPIOB->BSRR = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到P2口 并屏蔽高位，不干扰

25、高8位IO的使用 GPIOB->BRR = (0x00) & 0x00ff;/P1=tabbi;GPIOA->BSRR = tabbi & 0x00ff; /将数据送到P1口 并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用 GPIOA->BRR = (tabbi) & 0x00ff;Delay(0X0DFFFF); break; / 配置RCC/*void RCC_Configuration(void) /复位RCC外部设备寄存器到默认值 RCC_DeInit(); /打开外部高速晶振 RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); /等待外部高速时钟准备好

26、 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); if(HSEStartUpStatus = SUCCESS) /外部高速时钟已经准别好 /开启FLASH的预取功能 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); /FLASH延迟2个周期 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); /配置AHB(HCLK)时钟=SYSCLK RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); /配置APB2(PCLK2)钟=AHB时钟 RCC_PCLK2Config(RC

27、C_HCLK_Div1); /配置APB1(PCLK1)钟=AHB 1/2时钟 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); /配置PLL时钟 = 外部高速晶体时钟*9 PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); /使能PLL时钟 RCC_PLLCmd(ENABLE); /等待PLL时钟就绪 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET) /配置系统时钟 = PLL时钟 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); /检查PLL时钟是否作为系统时钟 whil