汽车中控门直流电机控制系统毕业设计Word文档下载推荐.docx
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2.中控门锁的工作原理
（1）当数码管显示数字1是直流电机电机开始反转，意味着门锁自动打开。
（2）当数码管显示数字6时电机直流电机停止转动，意味着门锁自动落锁。
2-1接线原理图
3.ARM及主控芯片LPC2103的简介
ARM公司自1990年正式成立以来,在32位RISC（ReducedInstructionSetComputerCPU）开发领域不断取得突破,其结构已经从V3发展到V7。
由于ARM公司自成立以来,一直以IP（IntelligenceProperty）提供者的身份向各大半导体制造商出售知识产权,而自己从不介入芯片的生产销售,加上其设计的芯核具有功耗低、成本低等显著优点,因此获得众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持,在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功,已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。
在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。
设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多家,国内中兴通讯和华为通讯等公司也已经购买ARM公司的芯核用于通讯专用芯片的设计。
LPC2103是一个基于支持实时仿真的16/32位ARM7TDMI-SCPU的微控制器，并带有32kB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位代码能够在最大时钟速率下运行。
较小的封装和极低的功耗使LPC2103适用于访问控制器和POS机等小型应用系统中；
由于内置了宽范围的串行通信接口（2个UART、SPI、SSP和2个I2C）和8KB的片内SRAM，LPC2103也适合用在通信网关和协议转换器中。
32/16位定时器、增强型10位ADC、定时器输出匹配PWM特性、多达13个边沿、电平触发的外部中断、32条高速GPIO，使得LPC2103微控制器特别适用于工业控制和医疗系统中。
3.1LPC2103特性
（1）16/32位ARM7TDMI-S微控制器，超小LQFP48封装；
（2）8KB的片内静态RAM和32KB的片内Flash程序存储器。
128位宽度接口/加速器可实现高达70MHz工作频率；
（3）通过片内boot装载程序实现在系统/在应用编程（ISP/IAP）。
单个Flash扇区或整片擦除时间为100ms，256字节编程时间为1ms；
（4）嵌入式ICERT通过片内RealMonitor软件提供实时调试；
（5）10位A/D转换器提供8路模拟输入（每个通道的转换时间低至2.44us），以及特定的结果寄存器来最大限度地减少中断开销；
（6）2个32位定时器/外部事件计数器（带7路捕获和7路比较通道）；
（7）2个16位定时器/外部事件计数器（带3路捕获和7路比较通道）；
（8）低功耗实时时钟（RTC）具有独立的电源和特定的32KHz时钟输入；
（9）多个串行接口，包括2个UART（16C550协议标准）、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；
（10）向量中断控制器（VIC），可配置优先级和向量地址；
（11）多达32个通用I/O口（可承受5V电压）；
（12）多达13个边沿、电平触发的外部中断管脚；
3.2ARM管脚信息
图3-1ARM管脚图
3.3定时器1
3.3.1匹配输出
定时器1匹配输出方波示例应用如下所示，定时时间为0.2秒。
用户需要短接JP4的P0.19端口，控制LED闪烁。
#include"
config.h"
#defineLED（1<
<
19）
/*******************************************************************************************
**函数名称：
Timer1Init
**函数功能：
定时器1初始化
**输入参数：
无
**输出参数：
*******************************************************************************************/
voidTimer1Init（void）
{
T1TCR=0x02;
/*定时器1复位*/
T1PR=0;
/*不设时钟分频*/
T1MCR=0x02;
/*设置T1MR1匹配后复位T1TC*/
T1EMR=0x03<
8;
/*匹配翻转*/
T1MR0=Fpclk/5;
/*设置0.2秒匹配值*/
T1IR=0x01;
/*清除中断标志*/
T1TCR=0x01;
/*启动定时器1*/
}
main
定时器1匹配输出翻转主程序
intmain（void）
PINSEL1=PINSEL1&
（0x03<
6）;
/*选择MAT1.2输出*/
PINSEL1=PINSEL1|（0x02<
6）;
Timer1Init（）;
/*定时器1初始化*/
IRQEnable（）;
/*IRQ中断使能*/
while
（1）;
return0;
图3-2匹配输出波形
3.3.2PWM输出
定时器0、1可匹配输出PWM波形，波形的占空比自行设定。
在本应用示例中，P0.19输出的波形占空比为50％，P0.20输出的占空比为25％。
定时器PWM输出应用，示例如程序清单2所示。
产生波形如图4.30所示。
/*定时器0复位*/
PWM1CON=0x0C;
/*使能PWM输出*/
T1MCR=0x02;
/*设置T0MR0匹配后复位T0TC*/
T1MR0=Fpclk/2000;
/*设置PWM输出的周期*/
T1MR2=（Fpclk/2000）/2;
/*设置PWM1.2输出占空比为50％*/
T1MR3=（（Fpclk/2000）/4）*3;
/*设置PWM1.3输出占空比为25％*/
/*启动定时器0*/
定时器1PWM输出
PINSEL1=（PINSEL1&
（~（0x03<
6）））|（0x02<
8）））|（0x02<
8）;
/*选择MAT1.3输出*/
图3-3匹配输出波形
4.系统的硬件及软件设技
4.1.器件表的生成
本设计要模拟汽车中控锁，首先需要用到1个直流电机，用这个电机代表司机旁边的中控锁。
同时门边用两个LED，一个红色，一个绿色，分别代表车门锁的开关以及电机的状态。
门旁还有一个按键作为门锁的开关，司机还有一个打开所有门的按键。
为了指示电机动作完成，我们通过数码管显示的数字可以直观的看到显示结果。
据此，生成了一下器件表：
表4-1器件表
器件
数量
LPC2013芯片
1
直流电机
红色LED
数码管
绿色LED
按钮
3
焊接板
烧写器
4.2按键电路设计
为了控制系统，设计了几个按键，这里直接把按键的一个引脚接在单片机的IO口上，另一个引脚接在地上。
IO口设置为上拉输入，在按键按下后，IO口电平就会被拉低，通过程序中检测IO口电平状态就能知到按键是否被按下
4.3指示LED电路的设计
由于使用的LED功率小，电流低，可以直接用IO口的电流来驱动，这里我直接把每个LED的正极接在一个IO口，负极接在地，配置IO口输出，当IO口输出高时，就能点亮LED。
4.4数码管电路的设计
要显示电机是在什么时间开始转动以及什么时间停止，需要用到数码管，课题中我需要用到一个直流电机，所以使用了一位数码管，用来显示电机动作是的时间，为了节约IO，这里采用动态扫描的方式，把位选接IO，所有用到的段选相应的接在一起，再接在不同的IO口上。
显示原理是这样的
数码管首先从上到右，到下到左，到中间，最后到小数点分别标记为abcdefgdp八段其中小数点位DP为最高位，a段为最低位，要想显示什么字符只需要使对应的段发光即可，一般的习惯是单片机的端口的最低位接a段，次低位接b段，...最高位（如p0.7）接dp，显示码从高往低表示为为dpgfedcba
如要显示“1”，只需要将b、c段点亮即可，若是共阴极，片选是低电平选中，某一段输出高电平点亮，即显示码为00000110即0x06，其他的依照该方法类推
图4-2数码管脚图
4.5软件的概述
由于LPC2103的寄存器较多，编程起来比较复杂。
官方写了一套库函数，我就直接在官方的库函数上进行开发。
整个系统用到了单片机的GPIO模块来控制按键，电机和LED。
为了控制电机运行的时间和数码管显示的时间，用到了定时中断Tim模块，首先把每个初始化模块放在一起，在主函数最初调用。
把控制模块和显示模块分别写成两个函数，在主函数里的大循环里调用。
为了使整体程序结构合理，代码风格好，稳定性高，便于调试，我把这几个模块分成几个文件来写，每一个模块写一个C文件和一个H文件，只需要被调用的函数放入H文件中，同时还要保证每个函数的高内聚，低耦合的特性。
4.6电机数码管及LED模块
本设计里所用到的电机和LED都是利用IO口的输出来实现，所以我把他们放在一起。
首先打开这些模块的系统时钟，然后用结构体GPIO_InitTypeDef来初始化这些IO口为推挽输出，输出速度为50MHZ，然后按照结构体初始化IO口。
对于控制LED的IO口，为了使用方便，直接用一个宏定义来控制。
对于控制电机的部分，把他们封装成电机正转，电机反转和电机停止的函数，程序里用一个标志位来表示当前锁的状态。
数码管部分作出显示每个数字所对应的IO口状态，然后据此编写显示一位的函数，传入参数为位数和数字。
4.7按键输入模块
本设计里用到的按键和拨动开关都是直接连接IO口和地的，在软件里，首先要初始化这些IO口，为了防干扰，这里初始化为上拉输入。
首先打开相应口的时钟，然后利用结构体GPIO_InitTypeDef初始化这些IO口为上拉输入。
对于模拟车速的拨动开关，直接在控制函数里最初进行检测。
4.8控制模块
整个系统的逻辑都在这个控制模块里，我用一个全局变量来指示几个个门锁的开与锁，首先检测速度拨动开关是否达到高速，如果为真，再检测指示状态的变量，看是否全部关闭，如果没有全部关闭，就调用每个关闭函数，把没有关闭的门锁关闭，电机转动一段时间，然后通过数码管显示的时间进行提示。
然后函数返回，这样就禁用了按键。
拨动开关没有达到高速的时候，才能用按键进行控制，检测到司机的门为开，并且按下按键时，所有门锁全部锁上。
有锁住的门锁，再检测到全部打开的按键按下后，就打开所有的门锁。
其余的情况，检测到按键按下后，就改变门锁的状态，更新标志位。
4.9显示模块
为了指示当前门锁的状态，所有门锁用了一个绿色LED来指示是否锁住。
当锁住时，绿色LED不亮，当没有锁住时，绿色LED点亮。
所以在这里，只需要读取每个变量的值，然后进行逻辑判断，在根据结果点亮或熄灭相应的LED就行了。
为了指示当前电机工作运行的时间，用到了一位数码管，传入时间和电机信号，就能在相应的数码管上显示相应的数字。
当某一数值显示的时候电机就会转动，同理，另一数字显示的时候电机会停止。
4.10定时模块
为了精确控制电机的运行时间，这里用到了单片机的定时器1，首先初始化一组定时器，设定定时中断，并设置相应的参数，封装成函数，并在主函数里调用，同时还要编写定时中断函数，在中断里对一些标志变量和一些时间变量进行控制。
4.11主函数
由于其他模块都已经封装好，所以主函数里就直接调用那些函数就行，这样显得简单，整齐。
首先，先把三个标志位清0，然后调用IO初始化，然后初始化数码管不显示数字，再初始化按键。
这样就初始化了所有配置，然后来一个大循环，循环体内放控制函数和显示函数。
这样就能不断检测按键，进行控制和刷新显示。
5.硬件电路的焊接及调试
5.1软件的焊接
5-1硬件结果显示图
5-2硬件显示图
5.2软件的调试
要完成整个设计，硬件的调试必不可少，非常的重要，首先我要通过CodeWorriorforARMDeveloperSuite检测程序并烧写到LPC2103芯片当中
图5-3程序检测图
5-4添加J-LINK
5-5配置J-LINK
6.未来拓展
6.1利用电机正反转控制电路
五线马达是主锁，除了有马达以外还多了一个三线的状态开关，并且是和锁马达联动的，其中一根开锁的时候和第二根导通，闭锁的时候和第三根导通，门锁控制器就从它的状态得知门锁是开还是关，保证四个门同步开闭。
图6-1直流电机接线原理图
总结
本设计设利用ARM芯片模拟汽车中控门直流电机，通过GPIO的输出控制指示LED。
通过GPIO的上拉输入来检测按键和拨动开关。
通过定时器TIM模块定时中断来确定时间。
软硬件的有机结合，使得整个系统能够正常工作。
设计时，首先选择元器件，然后看元器件的数据手册，设计硬件电路，用C语言编写程序，调试程序直到成功实现功能。
采用C语言的编程方式，C语言是一种结构化的高级语言，可读性好，移植容易，更容易模块化，并且有严格的句法检查，出错少，便于调试。
而且即使在该设计完成投入使用后，需要升级增加功能，也只需要重新烧写程序就能够完成，极大的方便了用户和设计者。
通过这次的努力，终于彻底做完了毕业设计当中老师分配给我的各项任务。
在老师的指导下，我能够运用已经学过的知识解决所需要的问题，最终完成本课题的需求，实现控制如下：
当数码管显示1到5时，电机反转，当数码管显示6到0时，电机停止转动。
在这次设计中，我查阅了很多资料，也掌握了一些查阅资料的方法，同时还丰富了我的知识储备，提高了我的专业涵养，使我整个能力得到不少的提高。
这次的设计的硬件焊接以及软件调试都使我受益匪浅。
在硬件设计时，要考虑很多东西，需要用到哪些原件，以及整个布局都要提前想好。
在设计中，我还发现，以前在书本上学到的东西还是和实际有一点出入的，对待问题要更深入的研究，就会收获更多知识，对问题的认识程度也会更上一层楼。
总体来说，硬件设计还是相对简单的，最重要的是软件的设计。
做软件时，一定要先有一个整体的架构，要了解我的整个设计总体都需要哪些模块，整个程序的架构要提前想好，然后还要有良好的代码风格，这样不仅写起来有条理逻辑不会乱，而且对于后期的维护以及让他人阅读都有很大的帮助。
对于这次的设计，由于本人的经历和时间有限，考虑问题也不够全面，所掌握的知识也不是很多，或多或少会存在着一些缺点，设计难免存在一些不足之处。
我的这些不足，在今后学习和工作中会不断改善。
最重要的是，这次的设计使我懂得了学习的重要性，在今后，我会一直学习下去，我会一直坚持和努力。
致谢
经过了小半年的时间，终于完成了我的毕业设计，心里还是有点小激动的，十分的渴望能在大学的最后交出一份满意的答卷，希望这份答卷获得一个正面的评价，能为我的大学画上一个完美的句号。
在不知不觉中大学四年就过去了，这四年我成长了，都说大学是通往社会的一个门槛，我真的学习到了许多，还记得大一刚刚入学时的懵懵懂懂，还记得大学的每一个清晨，终于在大学的最后交出了一份满意的答卷。
首先还是应该感谢我的导师刘老师，刘老师给我了很多的帮助，没有刘老师的帮助，这个毕设题目也没办法完成的这么顺利，这么快。
没有老师的细心教导，我也不可能在学到这么多，这么全的专业课程知识。
同时我也需要也需要感谢一起做毕业设计的所有同学，感谢陪伴我走过了大学的最后六个月的时光，同学间的友情十分珍贵。
希望这份友情能够天长地久，永远长存。
我还需要感觉和我朝夕相伴四年的室友们，四年的情谊，四年的照顾弥足珍贵。
愿同学们友谊长存。
在未来的道路上，我还会继续努力，在科研的道路上获得新的成就。
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附录
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**Filename:
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**LastmodifiedDate:
2013-10-31
**LastVersion:
1.0
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Themain（）functionexampletemplate
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**Createdby:
Chenmingji
**Createddate:
2004-09-16
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1.0
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