Proteus实例教程课件-第6章

1、 Proteus实例教程实例教程清华大学出版社清华大学出版社第第6章章基于基于ARM和和AVR单片机单片机的控制系统设计实例的控制系统设计实例6.1 LPC 2124微处理器入门知识微处理器入门知识6.2 基于基于LPC 2124的流水灯设计的流水灯设计 6.3 LPC 2124的串口通信的串口通信 6.4 基于基于LPC 2124的的A/D设计设计 6.5 基于基于AVR单片机的数码管静态显示单片机的数码管静态显示 6.6 AVR单片机的单片机的SPI接口扩展并行输出接口扩展并行输出 6.7 基于基于AVR单片机的数字电压表单片机的数字电压表 6.8 基于基于AVR的频率计设计的频率计设计

2、ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的一款RISC微处理器，更早被称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。微软公司2011年宣布，下一版Windows将正式支持ARM处理器。这是计算机工业ARM处理器发展历史上的一件大事，标志着x86处理器的主导地位发生动摇。ARM成为主流，将指日可待，作为当代电子研发工程师，掌握ARM的使用是必然趋势。AVR单片机是由Atmel公司挪威设计中心利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出具有RISC精简指令集的高速

3、单片机，简称AVR。相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。6.1 LPC 2124微处理器入门知识微处理器入门知识6.1.1 LPC 2124的特点的特点lLPC 2114/2124是一个基于32位ARM7 TDMI-S的CPU，它具有实时仿真和嵌入式跟踪支持功能，配置128/256 KB的嵌入高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，使32位代码能够工作在最大时钟频率上。对代码规模有严格要求的应用程序，可使用16位Thumb模式在最小的性能损失情况下将代码规模

4、降低30%以上。6.1 LPC 2124微处理器入门知识lLPC 2124拥有紧凑的64引脚封装，低功耗，多个32位定时器，4路10位ADC，6路PWM通道和46个快速GPIO线，多达9个外部中断引脚，这些特点使其特别适用于工业控制、医疗系统、销售点的访问和控制。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器，以及许多其他一般用途的应用。lLPC 2124与原来的设备相比拥有快速GPIO端口，不管要读的端口引脚是什么状态，在任何时候，均可支持端口引脚切换到3.5倍的速度。 lUART 0/1包括波特率发生器、自适应波特率能力和握手同步可完全在硬件中实现

5、流量控制。缓冲SSP串行控制器，支持4线SSI、SPI和Microwire格式。6.1 LPC 2124微处理器入门知识l32位ARM7 TDMI-S微控制器，超小LQFP64封装。l16 KB片内静态RAM，128/256 KB片上闪存程序存储器。l128位宽度接口/加速器，可实现高达60 MHz工作频率。lFlash编程时间为1ms，每行512 B，单扇区或整片擦除时间为400 ms。lEmbedded ICE-RT接口支持断点和观察点。片内Real Monitor软件对前台任务进行调试时，中断服务程序可以继续执行。l嵌入式跟踪宏单元(ETM)支持非侵入式的高速实时跟踪指令的执行。l四通道

6、10位ADC，转换时间低至2.44s。6.1 LPC 2124微处理器入门知识l2个32位定时器(带4路捕获和4路比较通道)，PWM单元(6路输出)，实时时钟(RTC)和看门狗。l多个串行接口，包括2个UART(16C550)，高速I2C线(400KB/s)和2个SPI接口。最大为60MHz的CPU时钟，可编程片上锁相环，循环与沉淀时间为100s；向量中断控制器，可配置优先级和向量地址。l5V宽容的通用I/O引脚，多达9个边沿或电平触发的外部中断引脚。l片上的晶振为1MHz30MHz晶体振荡器。l两种低功耗模式：空闲模式和掉电模式。通过外部中断，将处理器从掉电模式唤醒，单独使能/禁止外设功能来

7、优化功耗。6.1.2 LPC 2124的功能配置的功能配置LPC 2124的引脚如图6-1所示，为了节省空间和提高效率，很多引脚拥有一个以上的功能，而为了使用某引脚的某一项功能，则可通过软件设置寄存器的方法来实现。 XTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/P

8、WM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.

9、27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/

10、EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21246.1 LPC 2124微处理器入门知识图6-1 LPC2124的引脚图1. LPC 2124 GPIO配置 LPC 2124具有多达48个通用I/O口(GPIO)，当管脚选择GPIO功能时，有3个寄存器(IOSET、IOCLR和IOPIN)用于控制 GPIO的使用。IOSET用于将GPIO口置1，而IOCLR则用于将GPIO口清0，IOPIN则反映当前I/O口

11、的状态，读回IOSET则反映当前I/O口的设定状态。 特性：l单个位的方向控制； l单独控制输出的置位和清零； l所有I/O口在复位后默认为输入。6.1 LPC 2124微处理器入门知识6.1 LPC 2124微处理器入门知识图6-2 LPC2124的物理连接示意图 物理连接：l GPIO驱动LED，如图6-2(a)所示，R为限流电阻；l GPIO用于按键输入，如图6-2(b)所示，R为上拉电阻。 (a) GPIO驱动LED (b) GPIO用于按键输入 如果把P0口设置为输出，则可以使用如下语句：IO0DIR = 0 xFF; 寄存器IO0DIR用来定义P0口的方向是输出还是输入，如：IO0

12、DIR = 0 xFF(1111 1111)指定P0.0P0.7为输出，IO0DIR =0 x0F(0000 1111)指定P0.0P0.3为输出，而P0.4P0.7为输入。然后设置GPIO状态：IO0CLR = 0 xFF;IO0SET = 0 xFF;IO0CLR寄存器负责将P0口置零，IO0CLR = 0 xFF (11111111)，设定P0.0到P0.7全部是低电平；IO0SET寄存器负责将P0口置1，IO0SET = 0 xFF，设定P0口为全部高电平。 6.1 LPC 2124微处理器入门知识2. LPC 2124 串口配置 LPC 2124具有两个符合工业标准的异步串行口UAR

13、T0和UART1。两者除了外设及地址以外，其他都相同，因而在这里统一进行描述。它们具有以下特性：l单个位的方向控制16字节收发FIFO ； l接收器FIFO触发点可为1、4、8和14字节； l内置波特率发生器。6.1 LPC 2124微处理器入门知识6.1 LPC 2124微处理器入门知识当进行如下设置时，对P0.0、P0.1选择UART0功能： lPINSEL0 = 0 x00000005; / 可能影响其它管脚连接 lPINSEL0 = (PINSEL0 & (0 x0F) | 0 x05; / 不影响其它管脚连接 管 脚 名 称UART管脚功 能 描 述说 明P0.0TxD0串行

14、输出串行发送数据P0.1RxD0串行输入串行接收数据P0.8TxD1串行输出串行发送数据P0.9RxD1串行输入串行接收数据表6-1 UART管脚描述6.1 LPC 2124微处理器入门知识当进行如下设置时，对P0.8、P0.9选择UART0功能： lPINSEL0 = 0 x05 16; / 可能影响其它管脚连接 lPINSEL0 = ( PINSEL0 & (0 x0F 16) ) | (0 x05 16); / 不影响其他管脚连接管 脚 名 称UART管脚功 能 描 述说 明P0.0TxD0串行输出串行发送数据P0.1RxD0串行输入串行接收数据P0.8TxD1串行输出串行发送数

15、据P0.9RxD1串行输入串行接收数据表6-1 UART管脚描述6.1 LPC 2124微处理器入门知识基本操作：LPC 2124的两个串口具有完全相同的寄存器，只是物理地址不一样，其中，寄存器UxRBR与UxTHR是同一地址，但物理上是分开的，读操作时为UxRBR，而写操作时为UxTHR；寄存器UxDLL与UxRBR/UxTHR、UxDLM与UxTER具有相同的地址。如果要访问UxDLM、UxDLL，除数据访问位DLAB必须为1；若要访问UxRBR/UxTHR、UxTER，则除数据访问位DLAB必须为0。UxDLM和UxDLL寄存器是波特率发生器的除数据锁存寄存器，用于设置合适的串口波特率；

16、 6.1 LPC 2124微处理器入门知识UxRBR为数据接收缓冲，用于读取接收到的数据。若FIFO使能，串口接收到的数据会压入FIFO缓冲；UxTHR为发送保存，向此寄存器写入数据时，将会引起串口数据发送，若FIFO使能，数据将会压入FIFO缓冲。通过线控制寄存器LCR设置串口的工作模式，而FCR则用于FIFO的使能或者复位操作；当接收或者发送数据的时候，会产生相应的状态标志位(LSR)；通过对IER进行设置，可实现串口的发送、接收、出错中断等。6.1 LPC 2124微处理器入门知识 注意：注意： IER中的位0为接收中断使能，位1为发送中断使能，位2为线状态中断使能(通讯出错中断使能)。

17、若不使能相应的中断，对应的中断不会产生，此时可以通过LSR读取串口的状态，判断串口操作是否完成或是否成功。 UART的基本操作方法如下： l 设置I/O连接到UARTx； l 设置串口波特率(UxDLM、UxDLL)； l 设置串口工作模式(UxLCR、UxFCR)； l 发送或接收数据(UxTHR、UxRBR)； l 检查串口状态字(UxLSR)或者等待串口中断(UxIIR)。6.1 LPC 2124微处理器入门知识使用示例：(1) 串口初始化。 #define UART_BPS 115200 / 串口通信波特率 U0LCR = 0 x83; / DLAB=1，允许设置波特率 Fdiv =

18、(Fpclk / 16) / UART_BPS; /设置波特率 U0DLM = Fdiv / 256; U0DLL = Fdiv % 256; U0LCR = 0 x03; / DLAB=0，禁止访问除数锁存器 6.1 LPC 2124微处理器入门知识(2) 向串口发送数据。 U0THR = data; / data为要发送的数据 while (U0LSR & 0 x40) = 0); / 等待数据发送完毕 (3) 从串口接收数据(查询方式)。while (U0LSR & 0 x01) = 0); / 等待有效数据 rcv_dat = U0RBR; / 读取数据6.1 LPC

19、2124微处理器入门知识图6-3 UART与其它控制器进行数据交换的物理连接示意图物理连接：l 使用UART与其它控制器进行数据交换时，其连接如图6-3(a)所示；l 使用UART与PC机通讯，由于PC机串口是RS232电平，所以连接时需要使用RS232转换器，如图6-3(b)所示。 (a) GPIO驱动LED (b) GPIO用于按键输入 6.1.3 LPC 2124 A/D转换配置转换配置A/D转换器(ADC，A/D Converters)的基本时钟由VPB时钟提供。每个转换器包含一个可编程分频器，可将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5MHz(最大)。完全满足精度要求的转换需要11个转换时

20、钟。LPC2124 具有1个10位8路A/D转换器。启动A/D转换的方式非常灵活，既可以单路软件启动，也可以设置为 Burst模式对某几路信号逐个循环采样。与其它LPC2000 系列微控制器相比，LPC2124增加了独立的基准电压源引脚，这对提高转换精度很有利。 6.1 LPC 2124微处理器入门知识LPC2124 具有1个10位8路A/D转换器。 A/D转换器具有以下特性：l 1个10位逐次逼近式模数转换器； l 8个管脚复用为输入脚； l 掉电模式； l 测量范围：03V； l 10位转换时间2.44s； l 一个或多个输入的Burst转换模式； l 可选择由输入跳变或定时器匹配信号触发

21、转换。6.1 LPC 2124微处理器入门知识ADC管脚描述如表6-2所示。6.1 LPC 2124微处理器入门知识表6-2 ADC 管脚描述管 脚 名 称类 型管 脚 描 述Ain7:0AD0.0-P0.27AD0.1-P0.28AD0.2-P0.29AD0.3-P0.30AD0.4-P0.25AD0.5-P0.26AD0.6-P0.4AD0.7-P0.5输入 模拟输入，A/D转换器单元测量输入信号的电压。注意，这些模拟输入通常连接到管脚上，即使管脚复用寄存器将它们设定为端口管脚。通过将这些管脚驱动成端口输出来实现A/D转换器的简单自测。 注：当使用A/D转换器时，模拟输入管脚的信号电平在任

22、何时候都不能大于V3A，否则，读出的A/D值无效。如果在应用中未使用A/D转换器，则A/D输入管脚用作可承受5V电压的数字I/O口Vref参考电压 参考电压。该管脚连接到A/D转换器的Vref信号V3A，VSSA电源 模拟电源和地。它们分别与标称为V3和VSSD的电压相同，但为了降低噪声和出错几率，两者应当隔离管脚连接设置： 若需要使用A/D转换功能，需要进行正确的管脚连接设置。例如，当进行如下设置时，对P0.30选择AD0.3功能： l PINSEL1 = 0 x01 28; / 可能影响其它管脚功能 l PINSEL1 = (PINSEL1 & (0 x03 28) | (0 x0

23、1 28); / 不会影响其它管脚功能6.1 LPC 2124微处理器入门知识基本操作： (1) 硬件触发转换。 如果ADCR的Burst位为0且START字段的值包含在010111之内，当所选管脚(P0.16或 P0.22)或定时器匹配信号(MAT0.1、MAT0.3、MAT1.0 或者 MAT1.1)发生跳变时，A/D转换器启动一次转换。也可选择在4个匹配信号中任何一个的指定边沿转换，或者在两个捕获/匹配管脚中任何一个的指定边沿转换。将所选端口的管脚状态或所选的匹配信号与ADCR位27相异或所得的结果用作边沿检测逻辑。 6.1 LPC 2124微处理器入门知识(2) 时钟产生。 时钟分频器

24、(通过它可以得到4.5MHz的转换时钟)在A/D转换器空闲时保持复位状态，在ADCR的START字段被写入01(立即启动转换)或所选边沿出现在选择的信号上时可立刻启动采样时钟。这个特性可以节省功率，尤其适用于A/D转换器很少使用的场合。(3) 中断。 当 DONE 位为1时，AD转换模块向向量中断控制器(VIC)发出中断请求，如果VIC中VICIntEnable的Bit8(A/D转换中断使能位)使能，则会产生中断。读取ADDR将清零DONE位。6.1 LPC 2124微处理器入门知识6.1.4 LPC 2124 的软件编写的软件编写选择使用Keil C软件对LPC 2124进行软件开发。CPU

25、从main()函数开始执行程序，例如：写几行代码来命令LPC 2124的GPIO，代码如下： main (void) IO0DIR = 0 x0000FF; /寄存器配置/P0.0P0.7定义为输出while(1)； 6.1 LPC 2124微处理器入门知识理论上这样就可以了，但是注意Keil C是C编译器，不是Keil ARM，它能够认识void、unsigned这样的关键词，但不认识IO0DIR，怎么办呢？这样来理解，IO0DIR是寄存器名，实际上CPU是按地址来寻找数据的，每个寄存器也都有自己的地址，这是一定的。那么IO0DIR的地址是什么呢？是0 xE0028008。只是个32位的二进

26、制数，地址在生产时决定了。代码是为了方便阅读，人为给某些特殊的地址起个名字，如IO0DIR = 0 x0000FF，事实上是执行向地址为0 xE0028008的位置写入数据0 x0000FF。为了实现这种方便，人们定义了一种头文件。6.1 LPC 2124微处理器入门知识在C文件开始处加上该头文件：#include 这是LPC21xx系列都可以使用的头文件。其实也可以加入一句：#define IO0DIR (*(volatile unsigned long *) 0 xE0028008) 和头文件里的一样，这样Keil C就认识IO0DIR了，写代码时就可以使用IO0DIR来代替长长的地址。6

27、.1 LPC 2124微处理器入门知识但是代码还是不完美，并没有告诉Keil C当执行完最后一句“IO0DIR = 0 x0000FF”时，要通知CPU做什么。为防止CPU乱来，一般再加一句：while(1)；或者while(1)；就是让CPU什么也不干。6.1 LPC 2124微处理器入门知识最终的代码如下： #include main (void) IO0DIR = 0 x0000FF; /寄存器配置/P0.0P0.7定义为输出while(1)； 6.1 LPC 2124微处理器入门知识6.2 基于基于LPC 2124的流水灯设计的流水灯设计 内容：内容：使用LPC 2124的P0口控制8

28、个LED灯轮流点亮显示。训练目的：训练目的：学会LPC 2124 GPIO的使用方法。6.2.1 Proteus电路设计电路设计 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-3所列的清单添加元件。 表6-3 元件清单 6.2 基于LPC2124的流水灯设计元 件 名 称所 属 类所 属 子 类LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors Packs2. 电路原理图元件全部添加后，在Proteus IS

29、IS的编辑区域中按图6-4所示的原理图连接硬件电路。 6.2 基于LPC2124的流水灯设计图6-4 Proteus中的电路原理图3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P

30、0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AI

31、N1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64

32、P1.28/TDI60P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3V6.2.2 程序设计程序设计本例的程序流程如图6-5所示。6.2 基于LPC2124的流水灯设计图6-5 程序流程图 6.2.3 Proteus调试与仿真调试与仿真在Proteus中双击LPC 2124，把编译好的程序虚拟下载到单片机中去，按仿真运行，观察效果，可以看到条形LED的显示情况，如

33、图6-4所示。6.2 基于LPC2124的流水灯设计图6-4 Proteus中的电路原理图3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0

34、.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0

35、.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK

36、56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3V6.3 LPC 2124的串口通信的串口通信 内容：内容：学习LPC 2124的串口使用，单片机通过串口向Proteus 虚拟终端发送“Hello World”，并通过虚拟终端进行显示。训练目的：训练目的：串口是通信的一种接口，同时对嵌入式开发过程中的调试有帮助，通过本例实践，为后续的学习打下基础。 6.3.1 Proteus电路设

37、计电路设计 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-3所列的清单添加元件。 表6-3 元件清单 6.3 LPC2124 的串口通信元 件 名 称所 属 类所 属 子 类LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors Packs然后在Proteus ISIS编辑环境中，单击仪器选择图标 ，在左侧对象拾取器中显示所有可用仪器名称，选择“VERTUAL TERMINAL”虚拟终端，相当于一个模拟的上位机，

38、它可以与CPU进行串行通讯，能够像显示屏一样显示数据和信息。6.3 LPC2124 的串口通信2. 电路原理图元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中按图6-6所示的原理图连接硬件电路。本例为简化硬件，使用Proteus软件的虚拟串口进行调试。如果单片机与RS232接口连接，应当注意电平的转换。 6.3 LPC2124 的串口通信图6-6 Proteus中的电路原理图 3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.12

39、7P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOS

40、I154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314RST57V1849U1LPC2124RXDRTSTXDCTS6.3.2 程序设计程序设计本例的程序流程如图6-7所示。6.3 LPC2124 的串口通信图6-7 程序流程图 6.3.3 Proteus调试与仿真调试与仿真在Proteus中双击LPC 2124，编辑属性，

41、载入Keil编译生成的.hex文件，运行仿真，自动弹出虚拟终端仿真画面，显示出了“Hello World”字样，如图6-8所示。 6.3 LPC2124 的串口通信图6-8 程序仿真结果 6.4 基于基于LPC 2124的的A/D设计设计内容：内容：学习LPC 2124的A/D转换功能 。训练目的：训练目的：LPC 2124的模数(A/D)转换将模拟信号转换成数字信息，主要用于模拟信号的数字化采集，最常见的就是数码相机，另外也会常常用到数字化信号的测量，如电压、电流、速度的测量等。掌握LPC 2124自带的模数转换功能，会给产品的开发带来很大的方便。 6.4.1 Proteus电路设计电路设计

42、 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-4所列的清单添加元件。 表6-4 元件清单 6.4 基于LPC2124的A/D设计元 件 名 称所 属 类所 属 子 类LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors PacksPOT-HGResistorsVariable 2. 电路原理图 在Proteus ISIS的编辑区域中按图6-9所示的原理图连接硬件电路。本例中滑动变阻器上的电压作为模拟输入量，可

43、以用LED轮流点亮的速度和串口的输出显示来观察模数转换的结果。 6.4 基于LPC2124的A/D设计图6-9 Proteus中的A/D转换电路原理图3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1

44、/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.1

45、11P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P

46、1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3VRV110k3.3VRXDRTSTXDCTS6.4.2 程序设计程序设计本例的程序流程如图6-10所示。图6-10(a)为主程序流程图，图6-10(b)为延时并执行数据转换流程图。6.4 基于LPC2124的A/D设计 (a) 主程序流程图 (b)延时并执行数据转换流程图

47、图6-10 程序流程图 6.4.3 Proteus调试与调试与仿真仿真在Proteus中双击LPC 2124，打开属性设置对话框，载入.hex文件，运行交互仿真，结果如图6-11所示。调节滑动变阻器，使输入的模拟电压改变，从而改变LED轮流点亮的速度快慢，可看到模数转换的效果。6.4 基于LPC2124的A/D设计图6-11 程序仿真结果 6.5 基于基于AVR单片机的数码管静态单片机的数码管静态显示显示 内容：内容：AVR单片机ATMEGA16外接一位LED数码管轮流显示数字09，间隔1秒。单片机晶振为4MHz。 训练目的：训练目的：l掌握AVR单片机驱动LED数码管显示的编程方法 ；掌握A

48、VR单片机定时器中断的编程方法 。6.5.1 Proteus电路设计电路设计 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-5所列的清单添加元件。 表6-5 元件清单 6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示元 件 名 称所 属 类所 属 子 类ATMEGA16Microprocessor ICsAVR Family7SEG-COM-CAT-GRNOptoelectronics7-Segment DisplaysRESResistorsGeneric 2. 电路原理图 在Proteus ISIS的编辑区域中按图6-12所示的原理图连接硬件电路。6.5 基于AVR单片机的数码管

49、静态显示图6-12 Proteus中电路原理图 6.5.2 程序设计程序设计1. 程序流程图本例的程序流程图如图6-13所示，其中图6-13(a)为主程序，图6-13(b)为定时器1中断服务程序。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示(a) 主程序 (b) 中断服务程序图6-13 程序流程图 2. AVR单片机程序编译、调试环境AVR单片机程序编译和调试主要用到两个软件：CVAVR和AVR studio。1) AVR studio集成开发环境(IDE)AVR studio集成开发环境是美国Atmel公司推出的专门用于开发本公司AVR单片机的汇编语言软件开发平台。它包含AVR汇编编译器、AVR

50、 studio软件模拟调试器、AVR PROG和JTAG串行下载功能，以及JTAG ICE在线仿真调试功能等。AVR studio集成开发环境本身不具备语言编译功能，常借用CVAVR、ICCAVR等编译器编译生成可调试代码。若使用JTAG ICE在线仿真调试功能，还需要购置或自制JTAG ICE仿真器。学习AVR单片机，将选用CVAVR C编译器和Proteus虚拟仿真调试器，或自制JTAG ICE仿真器，自制AVR目标开发板配合AVR studio集成开发环境(IDE)来工作。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示 2) CVAVRCVAVR是一款低成本的C语言编译器，同时也是一个开发AV

51、R的IDE(集成开发环境)开发平台。其特点是代码生成效率高、突出支持位变量访问、直接支持多种外部标准接口器件应用，适合一般初学者使用。用户可以在http:/www.hpinfotech.ro网站下载2KB代码限制CVAVR_Setup.exe安装软件，或从有关光盘中拷贝试用版安装软件进行安装。使用CVAVR编译器编译C语言程序后生成.COF文件，可在AVR studio中运行，或在Proteus ISIS中进行虚拟调试，即Proteus ISIS中AVR单片机允许载入的编译程序格式为“*.cof”文件。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示 CVAVR的使用步骤与Keil非常接近。(1) 建

52、立新工程。 打开CVAVR，选择FILE，单击NEW，出现GREATE NEW窗口。 选择文件类型：可直接选择SOURCE(源文件)，也可以选择Project(文件工程)，我们选择后者，单击“OK”按钮确定。(2) 选择程序或工程自动生成向导，配置工程。 在自动出现的程序或工程自动生成向导询问窗口中，选“是”。 选择芯片和时钟：如ATMEGA16，4MHZ。 选择端口输入/输出配置。 选择其它相关项目等。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示 (3) 编辑编译源文件。 设置源文件：选择自动向导窗口中的FILE，分三次填写：注意，先选择工程存放路径：如D:ZHU之下，接着是源文件名：XXX.C

53、，工程文件名：XXX.PRJ和(初始化)配置文件名：XXX.CWP，如均采用TEST1(尽量不用中文名称)，按NEXT进入下一步。 编辑源文件：在生成的源程序框架中，分别在预处理函数、主函数、子函数等部分编辑自己的源程序，并认真审查各项是否正确；编译源文件或编译工程：选择Project菜单的COMPILE FILE或MAKE FILE命令；通过信息窗口检查错误，修改错误，直至无任何错误信息。检查自设文件夹，应在其中生成“.cof”文件。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示 (4) 在AVR studio中调试运行(.cof或.hex格式的C程序目标代码)。(5) 在Proteus ISIS

54、中调试(虚拟)运行(.cof格式的C程序目标代码)：在Proteus ISIS中绘制ATMEGA16原理图，经电气性能检查没有错误；将CVAVR生成的.cof格式文件按正确路径装入ATMEGA16芯片；在 Proteus ISIS中调试并观察程序运行情况。6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示6.5.3 Proteus调试与仿真调试与仿真在Proteus中双击单片机ATMEGA 16，在打开的对话框中按图6-14导入程序文件，运行交互仿真。 6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示图6-14 单片机程序的虚拟下载仿真片段如图6-15所示。 6.5 基于AVR单片机的数码管静态显示图6-15

55、Proteus交互仿真结果 6.6 AVR单片机的单片机的SPI接口扩展并行接口扩展并行输出输出内容：内容：利用AVR单片机ATMEGA 16的SPI接口和串入并出寄存器74HC164扩展并行输出，外接一位LED数码管，轮流显示数字09。单片机晶振为4MHz。训练目的：训练目的：掌握AVR单片机SPI接口的使用方法 ；掌握SPI接口扩展并行输出的设计方法 。6.6.1 Proteus电路设计电路设计 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-6所列的清单添加元件。 表6-6 元件清单 6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出元 件 名 称所 属 类所 属 子 类ATM

56、EGA16Microprocessor ICsAVR Family7SEG-COM-CAT-GRNOptoelectronics7-Segment DisplaysRESResistorsGeneric74HC164.IECTTL 74HC SeriesRegisters 2. 电路原理图 在Proteus ISIS的编辑区域中按图6-16所示的原理图连接硬件电路。6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出图6-16 Proteus中电路原理图 6.6.2 程序设计程序设计本例的程序流程图如图6-17所示。6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出图6-17 程序流程图6.6.3 Prot

57、eus调试与仿真调试与仿真进入调试环境，双击单片机模块，在打开的对话框中按图6-18载入编译程序“HC74164.cof”。6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出图6-18 Proteus中单片机程序的虚拟下载程序运行片段如图6-19(a)所示。6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出图6-19（a） 仿真片段1打开示波器观察窗，可以观察MOSI和SCK两条线上的信号变化，如图6-19(b)所示。6.6 AVR单片机的SPI接口扩展并行输出图6-19（b） 仿真片段26.7 基于基于AVR单片机的数字电压表单片机的数字电压表 内容：内容：利用AVR单片机ATMEGA16和4位LED数

58、码管设计一数字电压表。输入到单片机的模拟电压经过单片机内部的A/D转换器转换为数字量，并经过数据处理得到实际的电压值。该电压值通过单片机的SPI接口输出给LED数码管进行显示。训练目的：训练目的：掌握AVR单片机内部A/D转换器的使用方法 ；掌握数字电压表的编程方法 。6.7.1 Proteus电路设计电路设计 1. 元件清单列表打开Proteus ISIS编辑环境，按表6-7所列的清单添加元件。 表6-7 元件清单 6.7基于AVR单片机的数字电压表元 件 名 称所 属 类所 属 子 类ATMEGA16Microprocessor ICsAVR Family7SEG-MPX4-CAOptoe

59、lectronics7-Segment Displays74LS595TTL 74LS SeriesRegistersPOT-HGResistorsVariableNOTSimulator PrimitivesGatesREALCAPCapacitorsGenericRESResistorsGeneric 2. 电路原理图元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中按图6-20所示的原理图连接硬件电路。6.7基于AVR单片机的数字电压表图6-20 Proteus中电路原理图 PB0/T0/XCK1PB1/T12PB2/AIN0/INT23PB3/AIN1/OC04PB4/SS5PB5

60、/MOSI6PB6/MISO7PB7/SCK8RESET9XTAL212XTAL113PD0/RXD14PD1/TXD15PD2/INT016PD3/INT117PD4/OC1B18PD5/OC1A19PD6/ICP120PD7/OC221PC0/SCL22PC1/SDA23PC2/TCK24PC3/TMS25PC4/TDO26PC5/TDI27PC6/TOSC128PC7/TOSC229PA7/ADC733PA6/ADC634PA5/ADC535PA4/ADC436PA3/ADC337PA2/ADC238PA1/ADC139PA0/ADC040AREF32AVCC30U1ATMEGA16Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q7