桂林电子科技大学信息科技学院嵌入式实训下.docx
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桂林电子科技大学信息科技学院嵌入式实训下
《嵌入式系统开发与应用实训》实训报告
倒计时秒表
1 整机设计
1.1设计要求
使用Qt编程，在ARM实验箱的液晶显示屏幕上实现99秒倒计时，采用AT89S51单片机模块与ARM9实验箱之间的串口通信，实现数码管显示、按键控制的同步，通过按键可以实现“运行/暂停”、“调整计时初值”的功能，当倒计时到0时，会有指示灯闪烁或亮。
使用串口连接单片机模块与ARM9实验箱，单片机模块要求：
接收串口发来的命令进行输出显示，当按键按下后将按键信息通过串口发送出去；ARM9实验箱模块要求：
通过Qt编程实现相应的计算和控制功能。
即单片机要求承担信息输入、输出的“中转站”功能，不承担主控任务。
1.1.1设计任务
采用AT89S51单片机与ARM9实验箱之间的串口通行，通过Qt编程设计一个99秒倒计时秒表。
1.1.2性能指标要求
1、使用Qt编程，在ARM实验箱的液晶屏幕上实现99秒倒计时；
2、实验箱通过串口与单片机模块通信，实现数码管显示、按键控制的同步；
3、通过按键实现“运行/暂停”、“调整计时初值”功能；
4、倒计时为0时，指示灯闪烁；
5、扩展多位数码管，实现多位显示（动态扫描）；
2方案设计
2.1方案论证
方案一：
做个简单的普通倒计时秒表。
就是能让它倒计时，还可以同按键控制它的开始与暂停，能够实现单片机与实验箱之间的串口通信。
方案二：
做个多功能倒计时秒表，通过按键可以实现“运行/暂停”、“调整计时初值”功能，让单片机承担主控任务，ARM实验箱上做的UI界面仅仅承担同步显示功能。
方案三：
做个多功能倒计时秒表，通过按键可以实现“运行/暂停”、“调整计时初值”功能，单片机可以接收串口发来的命令进行输出显示，当按键按下后将按键信息通过串口发送出去，ARM实验箱可以实现与单片机的同步，同时可以进行互相控制，即通过ARM实验箱可以控制单片机显示和ARM实验箱上的UI的同步显示，繁反之通过单片机也可以控制实验箱与单片机的同步操作功能。
显示采用多位数码管来实现。
经过以上对方案的说明：
方案一过于简单，无法实现本次实训的功能要求；方案二叫方案一有改进，但是无法实现互相控制的功能要求，也就是失去了本次实训的意思（本次实训主要是ARM上的Qt编程）；本次实训采用了方案三。
2.2工作原理
AT89S51单片机支持串口通信，串口有4个模式。
可分别用串并转换、并串转换、异步串行通信（2中模式）。
异步串行通信中，有1+8+1和1+8+1+1两种帧格式，多机通信是特殊的通信方式。
基本原理是两组移位寄存器，将并行通信转换成串行通信模式（发送部分），或反之（接收部分）。
可全双工运行。
速度通过移位脉冲决定，具体一般通过定时器1的自动壮哉模式产生的溢出脉冲给出。
以上是物理层和数据链路层的单片机串口模式的约定，其他层需要软件人员根据需要自行把握。
另外。
电平需要根据实际通信环境做改变，如232、485或红外等。
SCS2410UART单元提供2个独立的异步串行通信口。
皆可共组于中断和DMA模式，每个单元UART单元包含一个16字节的FIF0，用于数据接收和发送，SCS2410UART包括可编程波特率、红外发送/接收、1/2个停止位、5位/5位/7位/8位数据宽度和奇偶校验。
虚拟机可以在串口模式下试下与SCS2410UART的通信，SCS2410显示终端2实现程序的功能后，可以通过串口与与51单片机实现串口通信。
通过对两芯片的一些专用寄存器的应用，就可以实现两机之间的彼此通信。
2.3总体框图
倒计时秒表设计总体框图
2.4各功能电路实现原理及电路设计
1）单片机最小系统：
保证单片机的正常工作，一般包括:
单片机、晶振电路、复位电路。
见左下图。
单片机最小系统 下载口
2）下载口：
单片机的程序下载接口，主要接在单片机的P1口还有就是复位接口、电源和地（GND）。
见右上图
3）报警指示电路：
报警指示电路由二极管、三极管、蜂鸣器和两电阻组成，倒计时到0的状态下，禁止倒计时，二极管闪烁，发出报警声。
见右下图
报警指示电路 按键电路
4）按键电路：
由四个按键、四个电阻组成分别实现秒表暂停/运行、加计时、减计时、复位功能。
见左上图。
5）数码管显示电路：
采用的是共阴数码管，通过动态扫描实现秒表数字的显示。
见右下图
数码管显示电路 串口连接电路
6）串口连接电路：
采用的是MAX232电压转换芯片，通过电压转换芯片连接串口，实现单片机与arm间的串口通信。
见左上图
3软件设计
3.1UI截面图
#include"widget.h"
#include"ui_widget.h"
Widget:
:
Widget（QWidget*parent）:
QWidget（parent）,
ui（newUi:
:
Widget）
{
ui->setupUi（this）;
ui->lcdNumber->setSmallDecimalPoint（true）;
sec=43.21;
ui->lcdNumber->display（sec）;
SEC=60;
ui->spinBox->setValue（SEC）;
s1=newQTimer;
connect（s1,SIGNAL（timeout（））,this,SLOT（display（）））;
connect（ui->pushButton_3,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（run_stop（）））;
connect（ui->pushButton_4,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（reset（）））;
connect（ui->pushButton,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（add（）））;
connect（ui->pushButton_2,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（sub（）））;
s2=newQTimer;
s2->start（100）;
connect（s2,SIGNAL（timeout（））,this,SLOT（readCom（）））;
myCom= newPosix_QextSerialPort（"/dev/tts/0",QextSerialBase:
:
Polling）;
myCom->open（QIODevice:
:
ReadWrite）;
//以读写方式打开串口
myCom->setBaudRate（BAUD9600）;
//波特率设置，我们设置为9600
myCom->setDataBits（DATA_8）;
//数据位设置，我们设置为8位数据位
myCom->setParity（PAR_NONE）;
//奇偶校验设置，我们设置为无校验
myCom->setStopBits（STOP_1）;
//停止位设置，我们设置为1位停止位
myCom->setFlowControl（FLOW_OFF）;
//数据流控制设置，我们设置为无数据流控制
myCom->setTimeout（50）;
}
Widget:
:
~Widget（）
{
deleteui;
}
voidWidget:
:
display（）
{
sec=sec-0.01;
if（sec<0）
{
run_stop（）;//stop
ui->lcdNumber->display（0）;
update（）;
send（sec,1,0）;
}
else
{
send（sec,0,0）;
ui->lcdNumber->display（sec）;
}
}
voidWidget:
:
run_stop（）
{
QStringstr=ui->pushButton_3->text（）;
if（str=="Start"）
{
s1->start（10）;
ui->pushButton_3->setText（"Stop"）;
}
else
{
s1->stop（）;
ui->pushButton_3->setText（"Start"）;
}
}
voidWidget:
:
reset（）
{
SEC=ui->spinBox->value（）;
ui->lcdNumber->display（sec=SEC）;
send（sec,0,1）;
update（）;
}
voidWidget:
:
paintEvent（QPaintEvent*）
{
QPainterpainter（this）;
painter.setPen（Qt:
:
gray）;
if（sec<0）
painter.setBrush（Qt:
:
red）;
else
painter.setBrush（Qt:
:
white）;
painter.drawEllipse（300,50,25,25）;
}
voidWidget:
:
readCom（）
{
QByteArraytemp=myCom->readAll（）;
switch（temp[0]）
{
case0x01:
run_stop（）;break;
case0x02:
add（）;break;
case0x03:
sub（）;break;
case0x04:
reset（）;break;
default:
break;
}
}
voidWidget:
:
add（）
{
if（SEC==99.0）
return;
else
ui->spinBox->setValue（++SEC）;
}
voidWidget:
:
sub（）
{
if（SEC==0.0）
return;
else
ui->spinBox->setValue（--SEC）;
}
voidWidget:
:
send（doublep,intledd,intspk）
{
charstr[4];
str[0]=0xBB;
str[2]=（int）m+1*128;
str[1]=（int）（（m-（int）m）*100）+1*128;
str[3]=0;
myCom->write（str）;
}
4制作与调试过程
首先在收集资料的基础上画好原理图，自己编写单片机程序，然后用proteus仿真软件验证功能的正确性。
在仿真实现的情况下，做出硬件电路板，首先通过下载接口将硬件电路与电脑连接，这个下载接口不仅仅可以下载程序还可以给芯片供电，接好下载线后，测试芯片是否可以正常工作，在芯片和各个模板电路能正常工作的情况下，将之前写好的程序下载到硬件电路上。
之后就开始用Qt编写ARM的程序，花了两天的时间终于编写好了ARM的c++程序，在编译通过之后。
就开始在虚拟机中运行测试，之后到实验室将虚拟机与ARM实验箱通过串口连接起来。
在ARM实验箱的显示屏上验证倒计时秒表功能与实训要求是否相符合,即将Qt写好的程序先拷贝到虚拟机下运行，再通过Qt的嵌入式开发工具链编译链接生成实验箱可以执行的文件，将这个可执行文件拷贝到实验箱与虚拟机共享目录下运行，在实验箱上观察秒表倒计时显示是否与题目要求0~99倒计时相符合，同时验证报警指示功能是否与实训要求相符合，接着就是测试四个功能的作用是否是题目要求相匹配，我首先按下暂停/运行按键，观察秒表到时候是否可以正常运行，再在暂停状态下按下秒表复位，验证秒表是否可以实现复位功能，在接着在此状态下验证加计时和减计时的功
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