单片机应用系统设计(共11页)

1、重庆(zhn qn)师范大学期末(q m)考核提交材料课程名称： 院 系： 时 间： 专 业： 年 级： 培养(piyng)层次： 学生姓名： 学 号： 成 绩： 基于STM32的LED流水灯电路的设计与实现摘要:本论文基于单片机原理技术介绍了一款于stm32芯片作为核心控制器的LED流水灯的设计与制作，包括硬件电路原理的实现方案设计、软件程序编辑的实现、LED流水灯组正常工作的流程、原理图仿真实现、硬件实物的安装制作与硬件实物的调试过程。关键词：STM32，LED选题(xun t)背景LED简介(jin ji)发光(f un)二极管简称为 HYPERLINK /view/52538.htm

2、t _blank LED。由含 HYPERLINK /view/34299.htm t _blank 镓（Ga）、 HYPERLINK /view/34702.htm t _blank 砷（As）、 HYPERLINK /view/39167.htm t _blank 磷（P）、 HYPERLINK /view/24009.htm t _blank 氮（N）等的 HYPERLINK /view/63037.htm t _blank 化合物制成的 HYPERLINK /view/1016.htm t _blank 二极管。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器

3、中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。 HYPERLINK /view/34646.htm t _blank 砷化镓二极管发红光， HYPERLINK /view/158655.htm t _blank 磷化镓二极管发绿光， HYPERLINK /view/9636.htm t _blank 碳化硅二极管发黄光， HYPERLINK /view/2207103.htm t _blank 氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。它是 HYPERLINK /view/920534.htm t _blank 半导体二极管的一种，可以把电能转化成 HYPERLI

4、NK /view/710222.htm t _blank 光能。发光 HYPERLINK /view/1016.htm t _blank 二极管与普通二极管一样是由一个 HYPERLINK /view/49290.htm t _blank PN结组成，也具有 HYPERLINK /view/2099366.htm t _blank 单向导电性。当给发光二极管加上 HYPERLINK /view/3118333.htm t _blank 正向电压后，从P区注入到N区的 HYPERLINK /view/194378.htm t _blank 空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与

5、N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的 HYPERLINK /view/50720.htm t _blank 半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的 HYPERLINK /view/45341.htm t _blank 波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的 HYPERLINK /view/2099379.htm t _blank 反向击穿电压大于5伏。它的正向 HYPERLINK /view/1823356.htm t _blank 伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流 HYPERL

6、INK /view/3571.htm t _blank 电阻以控制通过二极管的 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 电流。限流电阻R可用下式计算：R=（EUF）/IF式中E为 HYPERLINK /view/13542.htm t _blank 电源电压，UF为LED的 HYPERLINK /view/2594788.htm t _blank 正向压降，IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导 HYPERLINK /view/324073.htm t _blank 体和N型半导体组成的 HYPERLINK /view/1201023.htm

7、 t _blank 晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数 HYPERLINK /view/394083.htm t _blank 载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加 HYPERLINK /view/2979173.htm t _blank 反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用 HYPERLINK /view/2243347.htm t _blank 注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向 HYPERLINK /view/670206

8、.htm t _blank 工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED HYPERLINK /view/767315.htm t _blank 阳极流向阴极时，半导体 HYPERLINK /view/51869.htm t _blank 晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。1.2 STM32简介STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核。按内核架构分为不同产品：其中(qzhng)STM32F1系列有： HYPERLINK /view/8232913.htm t _blank STM32F103“增强型”系列(xl

9、i)STM32F101“基本型”系列(xli)STM32F105、STM32F107“互连型”系列增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的 HYPERLINK /view/1371.htm t _blank 闪存，不同的是 HYPERLINK /subview/423438/11243665.htm t _blank SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低

10、的产品，相当于0.5mA/MHz。本次设计采用的是STM32F1O3VCT6型号单片机，是32位单片机。1.3课题的主要内容和重点、难点1.3.1本课题主要内容和重点本课题的主要内容是基于STM32的LED流水灯的设计。重点是编程和设计电路。1.3.2本课题的主要难点 编写程序，设计电路，调试电路。根据电路写程序，完美的把程序和电路结合在一起。设计目的 2,1 控制LED灯组实现各种点亮方式；2.2 熟悉STM32的硬件电路及如何外扩展电路； 2.3 学习用C语言编写STM32程序； 3 设计要求 3.1基于STM32采用C语言设计LED灯组点亮，并在Keil uVision4环境下编译； 3

11、.2使LED灯组能够根据程序设计点亮并达到预期的效果；3.3撰写设计报告。 4 设计(shj)方案(fng n) 编写程序制作PCB板购买材料设计电路选题 撰写设计报告调试并验证结果5 设计说明5.1绘制(huzh)电路图根据设计需求，绘制了电路图，由12颗LED组成，共阳端口防止了一个限流电阻以保护LED不被烧坏，在LED控制端连接STM32单片机的输出口，一共是12个输出口，一个地，外加4个按键控制，一共是17个输出口。5.2材料的购买需要绿色LED 8颗，黄色LED 4颗，印制电路板13*8一块,，单排排母13脚，电阻200欧姆一个，小按键4个。5.3设计印制电路板按设计需求，把设计形状

12、定义为一个笑脸，由十二颗LED组成，分别是4、4、4组成眼睛、眼睛、嘴巴（具体形象图参见设计图纸）。规划好形状之后再打印热转印图、由热转印机转印之后再腐蚀和打洞。最后涂一层保护层，这样印制电路板的制作就成功了。5.4焊接电路 根据原理图放置好原件，再确定原件放置无误之后焊接，调节电烙铁温度到350度。（避免温度过高，焊接时不小心烧坏发光二极管）再焊接，焊接时注意不要焊接短路，也注意不要虚焊、多焊和漏焊，这样一个好的印制电路板图“smile”就做成了。5.5程序(chngx)编写接下来是程序的编写(binxi)，我们是用的STM32F103VCT6型号(xngho)单片机，是32位单片机，我们这

13、里用C语言编制，在编写程序时，设计了四种模式，分别是：(1)分眼睛、眼睛、嘴巴三组分别点亮(2)LED流水灯(3)LED跑马灯(4)全部点亮5.6调试程序用Keil3编写程序完成之后输入程序到单片机中，这时就可以试试程序能不能正常运行，四种情况有没有按规定程序点亮。在实际情况中，我们的LED中最上面一颗灯没有亮，最开始怀疑是由于焊接时不小心把灯烧坏了，于是拆卸下来测量，但是没有好坏，经过检查，我们发现是由于设计的时候把单片机的VB4口错用为我们需要的输出口，而VB4口是禁止使用的，在我们把VB4更改到VD1之后，经过调节程序，解决了这个问题，使得LED全部正常点亮。调试程序完成。 6 部分程序

14、6.1键值的初始化和读取void Button_Config(void)GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/PE端口的初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Pin

15、 =GPIO_Pin_0; /GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_Init(GPIOA, GPIO_In

16、it(GPIOA,&GPIO_InitStructure);/GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_14;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);u8 Keycode_Config(void)GPIO_InitS

17、tructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_14; volatile u8 keycode,val=1;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)=0)&val)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0; /GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_

18、IPU; if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)=0)keycode=3;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);LED_clear();/val=0;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_14; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruc/PE端口的初始化elseGPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0; /GPIO_InitStructure.GPIO_Speed

19、= GPIO_Speed_50MHz; keycode=0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);val=1;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_14GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_0)=0)& val)if(GPIO_ReadInputDataBit(GPI

20、OC, GPIO_Pin_0)=0)keycode=2;LED_clear();/val=0;Elsekeycode=0;val=1;if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_2)=0)&val)if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_2)=0)keycode=4;LED_clear();/val=0;Elsekeycode=0;val=1;if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_14)=0)&val)if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_14)=0)keycode=1;LED_clear();/val=0;Elsekeycode=0;val=1;val=1;return keycode;6.2程序框图 开始否是是否读取键