基于STM的LED调光系统的设计Word格式文档下载.docx
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coreoptical
systemwithARM
seriesmicroprocessor
STM32,
therealizationofintelligent
LEDdriver
control.
ARM
isusedmoreand
morewidely,
thedesignconceptof
themostadvanced
itsuse,
makingthe
performanceisgreatlyimproved.
Willenableustothe
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integrateddevelopment
software,
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controllerdesign,softwareprogramming
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aspectsofthe
comprehensive
trainingandimprove.
Thispapermainlythrough
therealizationoftheLED
lamp
lightsandflashing
controldesign
usinga
ARMchip,
tomeetthedesign
requirements.
关键词:
LED;
STM32;
调光系统
第一章绪论
1.1课题的目的和意义
LED显示屏作为一种新的显示器件,近年来得到了广泛的应用。
随着技术的不断更新,LED显示屏正朝着全彩化的方向发展。
设计了一种LED显示屏控制系统,该系统以ARMCortex-M3内核芯片STM32F10作为控制中心,以实现对LED灯的灯光和闪烁。
LED显示屏是利用LED点阵模块或像素单元组成的一种现代平面显示屏幕,具有发光效率高、使用寿命长、视角范围大、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。
目前的LED显示屏控制系统多采用ARM处理器来完成整个系统的功能,这种控制系统在数据处理速度上存在很大的局限,影响显示效果的连续性。
基于此,在分析了STM32微处理器总线结构特点的基础上,提出了STM32的控制系统方案,该方案充分了利用STM32微处理器的灵活的储器控制技术和可编程逻辑器件的灵活性,提高了系统数据处理的速度,而且简化了电路结构,方便调试。
1.2研究概况与发展趋势
(1)研究概况
近年来,随着计算机技术及集成电路技术的发展,嵌入式技术日渐普及,在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。
嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。
STM32控制LED技术是将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术,也就是说,它将软件固化集成到硬件系统中,将硬件系统与软件系统一体化。
嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点,因而进入21世纪后其应用越来越广泛,例如,各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字点电视机、数码相机等广泛应用这种技术。
(2)发展趋势
信息时代,数字时代使得STM32控制LED系统获得了巨大的发展契机,为STM32控制LED系统市场展现了美好的前景,从中我们可以看出未来STM32控制LED系统的几大发展趋势:
1.STM32控制LED系统是嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持;
2.未来的STM32控制LED系统设备为了适应网络发展的要求,必然要求硬件上提供各种网络通信接口;
3.精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本等。
1.3本文的主要工作和内容安排
(1)主要工作
设置一个STM32控制LED系统,利用ARM芯片实现对LED灯的灯光和闪烁的控制
(2)内容安排
1.查阅相关文献资料,熟悉所选ARM芯片;
2.总体设计方案规划,实现;
3.系统硬件设计,熟悉I/O接口,定时器的工作原理;
4.系统软件设计,包括流程图和程序;
5.撰写设计报告。
.
第二章正文
2.1设计要求
利用ARM芯片实现对LED灯的灯光和闪烁的控制
1.用定时器TIM2通道2控制LED1灯的闪烁,每1s亮一次,再过1s每一次,其中LED1接在PA1脚上;
2.对周期进行设置,控制通用定时器TIM1的1通道,实现1KHz的不同占空比波形,用于控制LED2亮度的明暗渐变,其中LED2接在实验板的PA8脚上。
(PWM脉冲宽度调制)
2.2设计内容
(1)STM32处理器功能介绍
控制系统电路中的MCU(微控制器)选用了STM32系列高性能单片机。
STM32具有MCU应用领域的32位处理器的性能,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-M3内核。
按性能分成两个不同的系列:
STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”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16位产品用户的最佳选择。
两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是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位市场上功耗最低的产品,相当于0.5mA/MHz。
STM32的高性能Cortex-M3内核为1.25DMips/MHz;
含有一流的外设:
1us的双12位ADC,4兆位/秒的UART,18兆位/秒的SPI,18MHZ的I/O翻转速度;
在72MHz时消耗36mA,待机时下降的2uA。
内核:
ARM32位Cortex-M3
CPU,最高工作频率72MHz,1.25DMIPS/MHz。
单周期乘法和硬件除法。
存储器:
片上集成32-512KB的Flash存储器。
6-64KB的SRAM存储器。
时钟、复位和电源管理:
2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。
POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。
4-16MHz的晶振。
内嵌出厂前调校的8MHz
RC振荡电路。
内部40
kHz的RC振荡电路。
用于CPU时钟的PLL。
带校准用于RTC的32kHz的晶振。
低功耗:
3种低功耗模式:
休眠,停止,待机模式。
为RTC和备份寄存器供电的VBAT。
调试模式:
串行调试(SWD)和JTAG接口。
(2)I/O接口初始化
每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL,GPIOx_CRH),两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR),一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR),一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。
GPIO端口的每个位可以由软件分别配置成多种模式:
输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、开漏输出、推挽式输出、推挽式复用功能、开漏复用功能。
每个I/O端口位可以自由编程,然而I/0端口寄存器必须按32位字被访问(不允许半字或字节访问)。
GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR寄存器允许对任何GPIO寄存器的读/更改的独立访问;
这样,在读和更改访问之间产生IRQ时不会发生危险。
下图给出了一个I/O端口位的基本结构。
(3)设计方案
1.用定时器TIM2通道2控制LED1灯的闪烁,每1s亮一次,再过1s每一次,其中LED1接在PA1脚上;
为了实现特定频率的产生,为了方便看到效果,将LED2的控制脚作为了频率输出引脚,产生的频率不能过高,会造成看不到闪烁变换,所以,将设计频率设定为12.5Hz,PB1引脚默认是作为通用IO口使用,为了产生特定频率,利用了该引脚可以复用为TIM2_CH2,根据手册,需要用到局部复用映射,才能将TIM2_CH2映射到PB1。
在定时器2的初始化中,用到了输出比较2模式的翻转设置。
也就是当TIM2_CCR2=TIM3_CNT时,翻转输出的电平。
以产生需要的频率,TIM2_CCR2的值决定了翻转的频率。
当TIM2_CCR2=TIM3_CNT时,产生一次电平翻转,并在中断服务程序里重新完成对TIM2_CCR2的装载。
依次往复,产生了所需要的12.5Hz的频率。
由于TIM1计数器的时钟频率是72MHz,希望各通道输出频率为1KHZ,根据3倍预分频后,时钟频率为24MHz,根据公式ftim1=TIM1CLK/(TIM1_Period+1),可得到TIM1预分频的值为24000,根据公式通道输出占空比=TIM1_CCR2/(TIM1_Period+1),可以得TIM1_Pulse的计数值,逐步改变这个值,可以控制占空比,从而获得LED2亮度明暗渐变的效果。
3.设计总结
这次嵌入式系统课程设计我们历时两个星期,在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。
为了让自己的设计更加完善,查阅这方面的设计资料是十分必要的,同时也是必不可少的。
我们是在做嵌入式课程设计,但我们不是艺术家,他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔,而我们一切都要有据可依,有理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计。
其次,在这次课程设计中,我们运用到了以前所学的专业课知识,如:
C语言、模拟和数字电路知识等。
虽然过去从未独立应用过它们,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高,这是我做这次课程设计的又一收获。
要做好一个课程设计,就必须做到:
在设计程序之前,对所用嵌入式的内部结构有一个系统的了解。
在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路。
在设计课程过程中遇到问题是很正常的,但我们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题。
课程设计结束了,但是从中学到的知识会让我受益终身。
发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
我们通过查阅大量有关资料,并在小组中互相讨论,交流经验和自学,使自己学到了不少知识,虽然经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
查重报告
课程设计评语
完
成
情
况
优秀
良好
中等
及格
不及格
出勤
方案设计
安装调试
答辩
报告
总
绩
指
导
教
师
评
语