基于ARMLPC2131的红外遥控窗帘的课程设计报告

第西安科技大学电控学院课程设计图1五线式四相步进电机2.1.1步进电机原理步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，其原理是通过对它每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。通俗地说:当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的，现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR)、永磁式步进电机(PM)，混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。2.1.2步进电机的一些基本参数电机固有步距角:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0。90/1。80(表示半步工作时为0。90、整步工作时为1。80)，这个步距角可以称之为“电机固有步距角”，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数:是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0。90/1。80、三相的为0。750/1。50、五相的为0。360/0。720。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。2.2课题的背景及意义步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。上个世纪就出现了步进电动机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。在本世纪初，由于资本主义列强争夺殖民地，造船工业发展很快，同时也使得步进电动机的技术得到了长足的进步。到了80年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式更加灵活多样。原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。计算机则通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。第3章步进电机控制系统的总体设计3.1总体设计思路本次设计采用EasyARM2131ARM芯片为主控制芯片，由ULN2003A为驱动芯片控制步进电机转动；并通过MG12864点阵图形液晶图形模块显示步进电机转动模式。系统硬件总体设计框图如图2所示。EasyARM2131EasyARM2131最小系统12864液晶显示12864液晶显示按键控制按键控制四相五线步进电机ULN2003A驱动芯片四相五线步进电机ULN2003A驱动芯片图2系统原理结构框图3.2EasyJTAG仿真器性能介绍和特性3.2.1性能EasyJTAG是一款高性能/低价格的ARM内核仿真器，内部采用了最新Flash更新技术，可以使EasyJTAG不断支持新的ARM内核仿真。EasyJTAG采用ARM公司的业界仿真通讯接口协议RDI1.51，可以方便的同任何采用RDI接口的IDE调试环境无缝嵌接，是目前国内性能最稳定，功能最强，支持芯片最多(陆续支持)的低价格ARM内核仿真器。3.2.2特性最新Flash更新技术，方便用户在线升级；=1\*GB3①采用RDI通讯接口，无缝嵌接ADS1.2和其它采用RDI接口的IDE调试环境；=2\*GB3②高达1M速率的JTAG时钟驱动；=3\*GB3③采用同步Flash刷新技术(synFLASH)，同步下载用户代码到Flash中，即下即调；=4\*GB3④采用同步时序控制技术(synTIME)，仿真可靠稳定；=5\*GB3⑤支持Thumb指令和32位ARM指令集的调试；=6\*GB3⑥影射寄存器窗口，方便用户查看/修改寄存器数值；=7\*GB3⑦微型体积设计，方便用户灵活使用；=8\*GB3⑧支持LPC2104/LPC2105/LPC2106、LPC2114/LPC2124/LPC2119/LPC2129/LPC2194、LPC2210/LPC2212/LPC2214/LPC2290/LPC2292/LPC2294ARM微控制器。第4章系统硬件设计4.1硬件功能模块本设计共用到的功能器件有，EasyARM2131开发板、ULN2003A驱动芯片、MG12864液晶显示屏、四相五线式步进电机、按键开关等器件。4.1.1EasyARM2131开发板功能EasyARM2131开发板是广州周立功公司设计的EasyARM系列开发套件之一，采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG仿真调试、ISP编程等功能。如下图3所示为2131功能框图。图3EasyARM2131开发板功能框图可进行GPIO的控制实验，如LED闪烁控制、键盘输入、蜂鸣器控制、模拟SPI等；可进行外部中断实验，学习向量中断控制器(VIC)；定时器控制实验，如定时控制LED、按键捕获输入、匹配比较输出等；使用RS232转换电路，完成UART通讯实验等。4.1.2ULN003A驱动芯片ULN是集成达林管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压为50V，电流为500MA，输入电压为５Ｖ，适用于TTLCOMS，由达林顿管组成驱动电路。下图4为ULN2003A的管脚功能图。图4ULN2003A管脚图ULN2003高压大电流达林顿晶体管阵列芯片，吸收电流可达500mA，输出耐压50V，具有很强的驱动能力。内部具有7组达林顿管电路，可以驱动7路负载。IN

为输入端可由单片机引脚直接控制，当输入端为高电平时，输出端OUT输出低电平。

4.1.3MG12864液晶显示MG—12864是128(列)×64(行)点阵的液晶显示模块。当15脚为低且16脚为高时选中MG一12864的左区(左边的64×64)，当15脚为高且16脚为低时选中MG12864的右区(右边的64×64)。19脚和20脚是为了在光线暗的环境下看到液晶显示器的显示内容而加的背光，即在液晶显示器的背面加一光源。控制线R／w、CSI、CS2、RS必须在使能线E为低的时候改变。当使能线E为高时控制线R／w、CSI、CS2、RS不能改变；使能线E为高时MG一12864从数据线DB0～DB7输出数据。下图6为MG12864的管脚说明。引脚号符号功能引脚号符号功能1 GND 模块的电源地7～14 DBo～DB7并行数据0～72 VDD模块的电源正端15 PSB并/串行接口选择3VoLCD驱动电压输入端16 NC 空脚4Rs并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号17 RET 复位，低电平有效18NC 空脚5R/W并行的读/写选择信号；串行的数据口19BLA背光源正极（LED+5V）6E 并行的使能信号；串行的同步时钟19 BLK背光源负极（LED-0V）图6ＭＧ12864管脚说明4.2电机驱动模块设计使用ULN2003A驱动芯片来驱动步进电机，用发光二极管来显示程序的运行状态。驱动电路如下图5所示。图5电机驱动模块电路4.3显示模块设计采用MG12864点阵式液晶显示屏，使用串行接法，电路模块图如下图6所示。图612864液晶显示模块4.4总设计电路图附录设计心得胡春龙(0806050415)这次ARM课程设计是我们继单片机课程设计后的第二次课程设计设计，以前也焊过很多东西，但那些电路板上的元器件都布置好了，或者就是带有现成的电路图参考，焊完东西后，真的感觉只是按部就班，内部的工作原理好多东西都不清楚。而课程设计就不同了，完全需要我们自己去查资料、看原理，甚至是需要自己设计电路图，尤其是这次ARM课程设计，感觉自己从中真的学到了很多很多。在这次设计中我主要担当电路设计和软件调试的任务，在选择电路的过程中，差了好多资料，从驱动芯片的选择到12864液晶显示屏的连接，都经过了精心的分析和测试。现成的芯片的确实好用，但能从芯片看到内部的设计和布线，以至于应用于以后的相关电路，这才是真正的收获。在此期间，我锻炼了自己的分析问题的能力，尤其是在调试程序过程中，硬件和软件的有效结合，发现了编程其实也是符合我们的逻辑思维的。在设计过程中我们也遇到过很多问题，尤其在调试程序的过程中，好多时候都不能按照我们想象的那样运行。我们先是将驱动板焊好，然后测试成功后在加入程序调试成功，再加入显示器的过程中就遇到了麻烦，主要是如何将程序很好的揉合在一起，不过经过我们共同的努力还是成功了。其实，有时候真的一个人的想法很难解决一个问题，但只要大家在一起，集思广益，就一定能想出办法。在此还要感谢李老师给予的帮助，有了老师的指点我们少走了好多弯路，再次感谢李老师！张宏波(0806050417)为期两个星期的ARM课程设计结束了，这次的实验上学期单片机课程设计不同，这次是既要学习和熟悉软件的东西，又要做出硬件的东西。通过这次的课程设计，让我对基于ARM的嵌入式步进电机调速系统有了更深入的了解和认知，对于ARM微处理器的结构和应用也有了更深入的认知，可以简单的运用ARM的基本功能，也为下个学期的毕业设计打下基础。这次的课程设计是时间最长和最系统的一次设计，开始的选题，然后到查资料选器件，买材料，焊接电路，下载程序，调试整个系统，最后做出完美的一个控制步进电机的控制器。组员们齐心协力的完成，虽然各自可能负责的东西不一样，但是都是为了完成这个项目而努力的做。期间有很多的问题，经过我们的探讨和老师的帮助下，做完了整个实验。基本做出了需要的东西，只是还有待完善一些很小的问题，通过这次课程设计，我还体会到了自己知识的贫乏，许多知识都没有涉及到。在今后的学习中，自己应该加强书本与实践之间的联系，并且扩大知识面，取得更大的进步。张玻(0806050331)通过这次课程设计，学习到了很多东西，对以后的工作和学习都很有帮助，刚好后面还有毕业设计要做，这也算是让我们进入状态，可以给好的完成毕业设计，为我们的大学生化画上一个完美的句号。我们的课程设计是基于ARM的步进电机的控制与调速，在这两个周的时间里，在很大的程度上锻炼了自己。以前对于ARM总是书本上的理解，并不是很深刻。在这次的课程设计中，我对ARM有了全新的了解。在整整四个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是收获颇多，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在设计过程中，困难重重，很大的考验了自己的动手能力和思维能力。这次的课程设计还让我体会到了同学之间的互帮互助，在大家的努力下，从一筹莫展到逐渐完成，这种体验很难得。通过这次课程设计，我还体会到了自己知识的贫乏，许多知识都没有涉及到。在今后的学习中，自己应该加强书本与实践之间的联系，并且扩大知识面，取得更大的进步。李佳杰(0806050424)本次课程设计的内容是采用ARM芯片进行步进电机的控制。课程设计题目下来后，我们小组积极讨论方案，在设计的过程中我们遇到了很多的困难。但是通过我们的团结努力，我们最终按时完成了作业。这次课程设计使我对ARM芯片有了更深入的了解，对专业知识有了更全面的巩固。但我感觉这并不是我最大的收获。最重要的是我领会了团队合作精神的重要性，一个人的力量是有限的，团队的力量是无限的。一个人面对失败容易退缩，有了一个强大的团队，队员们往往会迎难而上。所以在以后的学习和生活中，我们应该学会团队合作，而不是搞个人主义，一个人的精力是有限的，不可能什么事都干的下来。这次课程设计之前我们小组分工明确，每个人发挥自己的特长。比如我们组的胡春龙同学软件方面搞的比较好，我们就把软件工作交给了他，我喜欢焊板子，我搞硬件。总之，我们团队分工明确，配合默契，大大提高了工作效率。而且我们团队出差的几率比较小，我们基本上是一次性成功的。所以这次课程设计我最大的收获不是专业知识学了多少，而是懂得了团队合作精神的重要性，学会了如何去工作。课程设计虽然告一段落了，但回味其过程还是很难忘的，从遇到问题再去解决问题，看似简单，其实每一步都充满了艰辛。但我们还是克服了每一个困难，按时完成了作业，最重要的是我们收获了如何去解决问题。何松霖(0806050412)为期两个星期的ARM课程设计结束了，第一次由我们自己从设计制