电路与嵌入式系统综合设计实验

《电路和嵌入式系统综合设计实验》实验报告单片机功能及使用姓名：学号：指导老师：单片机功能及使用随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一个热点。具有体积大、成本、功耗低和可靠性强的突出特点。本文研究的是基于ARM嵌入式芯片功能及使用的设计和实现。采用了飞利浦的32位ARM微处理器 作为核心处理器，实现单片机双通道转换的功能，并通过串口显示转换电压的结果。一、引言及背景随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动检测和自动控制系统中的广泛使用，利用嵌入式系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。因为数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量。模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经转换变成信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而把模拟电量转换成数字量转换的实现非常重要的。通过本实验的实现，培养了自己综合运用所学知识，独立分析和解决时间问题的能力，培养了自己创新意识和创新能力，培养了自己动手能力，获得科学研究的基础，受益匪浅;并加深了对ARM芯片的了解，熟悉了ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，串口通信，转换等相关原理和内容，巩固了嵌入式的基础知识。本实验为了实现双通道转换查阅了所选ARM芯片的使用手册，及ARM嵌入式系统基础教程，分析使用了单片机实现转换的基本原理，以及该 转换器单通道和多通道切换的方法。自己再将其融入到嵌入式系统中，通过Protues模拟和验证，实现双通道转换的基本功能。二、实验目标

实验目标：将连接一个滑动变阻器，对其进行电压采样，进行转换，将转换后的电压值送到上位机终端，和机串口通信实现转换结果的传送并在在串口仿真窗口显示采样的数据。三、设计方案利用ARM芯片LPC2124实现转换。运用所掌握的ARM芯片各引脚功能设置，工作方式，串口通信，转换的相关原理的知识，通过Keil软件进行编译和Protues仿真，完成实验的要求。设计思路（）利用芯片的 转换器将采样得到的信号转化成数字信号，在仿真窗口显示。（）再将其扩展成两路进行 采样，利用滑动变阻器阻值的变化，可以得到不同的输入模拟信号。（）将模拟信号进行转换得到数字信号，使用串口通信将它转化的结果输出。.总体设计框图用ARM7系列芯片LPC2124作为系统的主控芯片，进行信号的转换再输出，下面为该实验设计的总体框图图3.1 转换总体设计框图四、硬件设计根据设计任务要求，自行选择电子元件，画出电气原理图，并调试。一个完整的系统除了主控芯片以外，还需配上电源系统、时钟电路、复位电路等。独立的芯片是不能工作的。本设计采用LPC2124芯片，具体功能描述如下。LPC2124芯片介绍•位ARM7TDMI-S核，超小LQFP64封装。

的片内静态RAM和32/64/128/256/512kB的片内Flash程序存储器。位宽度接口/加速器可实现高达60MHz工作频率。通过片内boot装载程序实现在系统编程/在使用编程(ISP/IAP)。单个Flash扇区或整片擦除时间为400ms。256字节行编程时间为1ms。和嵌入式跟踪接口通过片内RealMonitor软件对代码进行实时调试和高速跟踪。个8路10位的A/D转换器，共提供16路模拟输入个10位的D/A转换器，可产生不同的模拟输出。个32位定时器/外部事件计数器(7个捕获和比较通道)、PWM单元(6路输出)和看门狗。低功耗实时时钟具有独立的电源和特定的32kHz时钟输入。多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2C总线(400kbit/s)、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚。通过片内PLL(100us的设置时间)可实现最大为60MHz的CPU操作频率。片内集成振荡器和外部晶体的操作频率范围为1〜30MHz，和外部振荡器的操作频率范围高达50MHz。低功耗模式：空闲和掉电。操作电压范围：3.0~3.6V(3.3V±10%)，I/O口可承受5V的电压。LPC2124芯片最小系统硬件设计个可现fPWM公El翳dE「ad学AS33¥H1=Kdi(£二哈个可现fPWM公El翳dE「ad学AS33¥H1=Kdi(£二哈M二14WfFlmddUMu?L1NIU1,UI3M--.VL口dw;f『EVHWLhl&gL£中舌F鼻苫范，口d要求白软件无控制3P0.19/MAT12TCKVddT.&(core>两V6S1P0.27/TRACEPKTO/TRSTP0.2&/TRACEPKT1JTMSPO.WTRACEPE皿X1X2PO.2O/MAT1.37TDIs一,匣3€1Pfl11/CTS1/CAP1.1~351Pfl10/RTS1/CAP1.0-5T|Pfl£4/P1PESTAT1重PQ23/P1PESTATO-32lPQ22/TRACECLKITVSt3lolPO9JRkD1JPWM6J9PO0/Tj(D1/P7；M4返PO7JSSELIPWM2mdbgsel西RTCK、转换器包含一

完全满足精度；，既可以单路系列的微目回闾忖忖笆⑶隹国包包W-O5M--.sodLddvo-XJSTFOdUM-O5M--.sodLddvo-XJSTFOdUM至~EQdDN203-dm-it9一》m>DOI-HU.X山一LEdd一白1」另FEWMdJaw二-mWWq.Lsod特性：个位逐次逼近式模数转换器；个管脚复用为输入脚；掉电模式；测量范围：一个或多个输入的 转换模式；可选择由输入跳变或定时器匹配信号触发转换。其电路连接结构原理图如图 所示1）获位）|rsFV3iAV3V3[V31）获位）|rsFV3iAV3V3[V3VI郎V18hu.Iam—，P0.16/EINTO/MATO.2JCAPO.2P0.17/CAP1.2/SCKWAT1.2P0.18CAP1.3/MISO1P0.19/MAT1.2/MOSI1P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT3P0.21/PWM5A：AP1.3P0.22/CAP0.0JMAT0.0P0.23P0.24P0.25P0.27/AIN0A：AP0.1JMAT0.1P0.28/AIN1A：AP0.2yMAT0.2PO.29/AIN2/CAP0.3/MATO.3P0.30/AIN3yEINT3A：AP0.0P1.16/TRACEPKTOP1.17HRACEPKT1P1.18/TRACEPKT2P1.19HRACEPKT3P1.20HRACESYNCP1.21/PIPESTAT0P1.22/PIPESTAT1一谭I11+3.3VR2<卜470±iL2iL±LLR1111_H-444401R3470RV1，啰10k+3.3VlfV2 J曳1k在的 字段被写入（立即启动转换）或所选边沿处现在选择的信号上时，可立刻启动采样时钟。）中断当位为是， 转换模块向向量中断控制器（）发出中断请求。如果 中的 转换中断使能位使能，则会产生中断。读取 将清零位。）精度和数字接收器当引脚用作转换器输入时，不论引脚选择何种功能，都仍可用作输入，输人可随时被读取，引脚的电压变化都从的读取值中反映出来。但是，只有选择模拟输入功能，才能读出有效的模拟值。）通道切换进行多通道转换时，可以按照需要进行通道切换。串行通信

具有个符合‘工业标准的异步串行口（ ）和。特性:字节收发寄存器位置符合‘ 工业标准;管肤UART被特率管脚舞*模块P0.0管脚TxD0）检查串口状态字（UxFCR-二状管肤UART被特率管脚舞*模块P0.0管脚TxD0）检查串口状态字（UxFCR-二状态储息X控制信息）或者等待串口中断（其中,串行口结构框图，如图4.3所示:PSTB 、F,押FT三PE[7:0]F,押FT三PE[7:0]五、软件设计MR图.46串行口结构框图DDIS主程序主要完成寄存器初始化，主程序主要完成寄存器初始化，GPI0的方[向，并赋初值，串口的初始化及转换设置，通道选择，转换启动控制等。主服务程序主要控制转换和转换结果的显示。转换程序程序设计当选择时，可通过 对电位器 触点进行采样。由于满额电压 经过Q和（）进行分压，且转换精度为位，即 级。其单通道转换流程图如图5.1所示图5.1图5.1单通道转换流程图2双通道切换过程如下所示：2双通道切换过程如下所示：在通道工作完成后，切换至通道进行行ADCR=(ADCE^OkOOFFFFOO)|0k01|(1«24);while((ADDR^0k80000000)==0);瓯…CRI(1«24);.while((ADDE^0k80000000)==0);ADJData=ADDR;ADC_Data=(ADC_Data»6)&0k3FF;ADC_Data=ADC_Data*3300/1024;ADCR=(ADCE^OkOOFFFFOO)|0k02|(1«24);while((ADDE^0z80000000)==0);ADCR=ADCR|(1«24);while((ADDR^0k80000000)==0);ADC_Data=ADDR;ADC_Data=(ADC_Data»6)&0k3FF;ADC_Data=ADC_Data*3300/1024;采样转换，实现双通道。如下图所示//设置通道1，并进行第一次转换//等待转换结束“再次启运转换//等待转换结束//读取ADC结果//提取幼转换值//数值转换位//设置通道3并进行第一次转换//等待转换结束//再次启运转换//等待转换结束//读取ADC结果//提取AD转换值//数值转换图5.3图5.3串口通信程序流程图六、运行测试结果根据事先画好的程序流程图，用C语言编写程序，并成功生成HEX文件，编译结果如图6.1图6.1所示。然后，绘制原理图，再将生成的 导入，就能得到仿真结果。BuildOutput”二二，二三二二