嵌入式课程设计.docx
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嵌入式课程设计
课题：
PWM-高速GPIO口延时方式驱动直流电机的转动与停转
专业：
电气工程及其自动化
班级：
电气（三）班
学号:
20090085姓名:
冯玉倩
学号:
20090073姓名:
何沿江
学号:
20090090姓名:
王亚
学号:
20090074姓名:
王俊
指导教师：
蔡学敬
设计日期：
2012年12月29日
成绩
目录
一、设计任务与要求2
二、设计依据原则2
2.1GPIO概况2
2.2本设计使用的高速GPIO控制寄存器3
2.3GPIO端口寄存器简介3
2.4数码管简介4
三、硬件系统设计6
3.1设计电路图6
3.2使用器件明细表8
四、软件设计8
4.1、实现程序8
4.2、调试烧写过程8
4.3、课程设计检验测试与实现9
五、心得体会9
六、参考文献9
七、附录10
附录110
一、设计任务与要求
设计一个按键、一个蜂鸣器和一个一位7段数码管灯指示控制直流电机控制装置；包括PWM-高速GPIO口延时方式驱动直流电机的转动与停转。
二、设计依据原则
2.1GPIO概况
LPC2103的GPIO有两种模式：
高速GPIO和低速GPIO（本设计使用高速GPIO）。
高速GPIO的控制寄存器位于CPU的局部总线上，可进行高速的读写操作，而低速GPIO的控制寄存器是挂在VPB总线上。
P0口作为高速GPIO使用时，将不能在调试环境下观察GPIO在VPB总线上的寄存器。
2.2本设计使用的高速GPIO控制寄存器
GPIO控制寄存器（通过局部总线访问的寄存器）通用名称
描述
访问
复位
PORT0
地址&名称
FIODIR
高速GPIO端口方向控制寄存器。
该寄存器单独控制每个端口管脚的方向
R/W
0
0x3FFFC000
FIO0DIR
FIOSET
使用FIOMASK的高速端口输出设置寄存器。
该寄存器控制输出管脚的状态。
写1在相应的端口管脚产生高电平。
写0无效。
读该寄存器返回端口输出寄存器的当前内容
R/W
0
0x3FFFC018
FIO0SET
FIOCLR
使用FIOMASK的高速端口输出清零寄存器。
该寄存器控制输出管脚的状态。
写1在相应的端口管脚产生低电平。
写0无效
WO
0
0x3FFFC01C
FIO0CLR
表1：
GPIO控制寄存器
2.3GPIO端口寄存器简介
、GPIO端口0输出置位寄存器IOSET
当引脚配置为GPIO输出时，该寄存器可以使引脚输出高电平。
向该寄存器写1，对应的引脚将会输出高电平；向该寄存器写0，无效。
当引脚功能选择为GPIO输入或其它功能时，写IOSET无效。
读该寄存器将返回相应的值，此值由以前对寄存器IOSET和IOCLR（或IOPIN）的写操作决定，此值不会反映外部环境对引脚的影响。
、高速GPIO端口0输出置位字节和半字寄存器（FIO0SET）
高速GPIO除了一个32位的输出置位寄存器之外，还有4个8位字节输出置位寄存器和2个16位半字输出置位寄存器。
它们的功能同32位输出置位寄存器一样
、GPIO端口0方向寄存器IODIR
当引脚选择GPIO功能时，使用该寄存器可以控制引脚的方向。
只有当引脚选择GPIO功能时，IODIR的设置才有意义。
低速GPIO的方向控制寄存器为IO0DIR，高速GPIO的方向控制寄存器为FIO0DIR
④、GPIO输出清零寄存器IOCLR
当引脚配置为GPIO输出模式时，该寄存器可使引脚输出低电平。
向寄存器相应位写1，则对应的引脚将输出低电平并清零IOSET寄存器中相应的位；写0，无效。
当引脚配置为GPIO输入或其它功能时，写IOCLR无效。
高速GPIO的输出清零寄存器为FIO0CLR
2.4数码管简介
7段数码管其实是八段，有时小数点没有使用，所以常说7段，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。
数码管的示意图如图1所示
图1数码管的示意图
2.使用PWM控制直流电动机调速是通过调节输出方波的占空比来实现的，这里采用定频调宽法，即方波的周期不变，只改变方波宽度。
当PWM输出占窄比为50％时，电机处于静止状态；当占空比小于50％时，电机反转；当占空比大于50％时，电机正转。
调节占空比就可以改变转速。
按键KEY1和KEY2用来控制占空比进行调速实验，按下KEY1时占空比提高10％，按下KEY2时占空比降低10％。
直流电动机PWM调速控制原理图如图2所示。
其中，LPC2103是直流电动机驱动芯片，工作电压为4～20V，最大输出电流为0.4A。
3、硬件系统设计
3.1设计电路图：
3.3、使用器件明细表：
名称
数量
直流电机
1
烧写器
1
蜂鸣器
1
按钮
1
数码管
1
发光二极管
1
导线
若干
表1使用器件明细表
四、软件设计
4.1、实现程序：
见附录1
4.2、调试烧写过程：
将计算机USB接口与EasyJTAG-H仿真器相连，然后再将EasyJTAG-H仿真器的JTAG接口连接到所焊的板子,选择匹配的CPU型号和flash，按运行启动烧写，添加完EasyJTAG-H驱动后，选择该驱动程序,关闭AXD界面，回到ADS中，在正常情况下，点击Debug仿真后，PC指针会指向中断向量表的起始处.
调试时若选择使用DebugInFLASH生成目标，并进行调试后（使用EasyJTAG-H仿真器），程序即烧写到片内Flash中。
将EasyJTAG-H和电源断开，等待五秒，重新上电，程序将脱机运行，看到LED显示和直流电机启停。
使用RelInFlash生成目标时，编译连接生成的目标代码会将芯片加密。
此时不能再进行调试，除非使用ISP进行全片擦除，否则是不能再进行调试的。
4.3、课程设计检验测试与实现：
功能实现，使用PWM-高速GPIO口延时方式驱动直流电机的转动与停转。
并结合数码管显示，电机循环启停，数码管循环显示从“0”到“9”，“0”时电机启动，“6”时停止。
五、心得体会
《嵌入式系统原理》是一门实践性较强的课程，为了做好此课程设计，必须在掌握理论知识的同时，强化实践，一个人的力量是有限的，要学会吸取别人的经验，提升自己的能力，在程序编写上需要更强的耐心，分析错误，解决问题。
在这个过程中，我们能感受到缺乏知识的失落，成功的兴奋，体会到此设计的重要意义！
同时，在设计过程中遇到了许多的困难和障碍，特别感谢刘敦放老师的谆谆教导，细心引领，对我们无私的指导和帮助，给我们从毫无头绪中的杂乱中理出设计的主干，再次表示衷心的感谢。
六、参考文献
1）《嵌入式系统原理与应用技术》北京航空航天大学出版社教材袁智勇著
2）《EasyARM2103教材》广州周立功单片机发展有限公司编
3）直流电机dynamo-0程序指导教师刘敦放
七、附录
附录1
#include"config.h"
#defineLED01<<0
#defineLED11<<1
#defineLED21<<2
#defineLED31<<3
#defineLED41<<4
#defineLED51<<5
#defineLED61<<6
#defineLED71<<7
voidDelayNS（uint32uiDly）
{
uint32i;
for（;uiDly>0;uiDly--）
{
for（i=0;i<50000;i++）;
}
}
voidTimer1（void）
{
T1TCR=0x02;/*定时器0复位*/
T1PR=0;/*不设时钟分频*/
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）/25）*13;/*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％*/
T1TCR=0x01;/*启动定时器0*/
}
intmain（void）
{
PINSEL0=PINSEL0&0x0000/*选择P0.0~P0.6的GPIO功能*/
SCS=0x01;/*设定为高速GPIO模式*/
PINSEL1=（PINSEL1&（~（0x03<<6）））|（0x02<<6）;/*选择MAT1.2输出*/
FIO0DIR=LED0|LED1|LED2|LED3|LED4|LED5|LED6|LED7;/*设置输出*/
FIO0SET=LED0|LED1|LED2|LED3|LED4|LED5|LED6|LED7;/*设置输出高电平*/
while
（1）;{
/*显示0*/
Timer1（void）;/*启动电机*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED2|LED3|LED4|LED5|LED7;
FIO0SET=LED6;
DelayNS（200）;
/*显示1*/
FIO0CLR=LED1|LED2;
FIO0SET=LED0||LED3|LED4|LED5|LED6|LED7;
DelayNS（200）;
/*显示2*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED3|LED4|LED6;
FIO0SET=LED2|LED5;
DelayNS（200）;
/*显示3*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED2|LED3|LED6;
FIO0SET=LED4|LED5;
DelayNS（200）;
/*显示4*/
FIO0CLR=LED1|LED2|LED5|LED6;
FIO0SET=LED0|LED3|LED4;
DelayNS（200）;
/*显示5*/
FIO0CLR=LED0|LED2|LED3|LED5|LED6;;
FIO0SET=LED1|LED4;
DelayNS（200）;
/*显示6*/
PINSEL1=（PINSEL1&（~（0x00<<6）））|（0x00<<6）;/*停止电机*/
FIO0CLR=LED0|LED2|LED3|LED4|LED5|LED6;
FIO0SET=LED1;
DelayNS（200）;
/*显示7*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED2;
FIO0SET=LED3|LED4|LED5|LED6;
DelayNS（200）;
/*显示8*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED2|LED3|LED4|LED5;
DelayNS（200）;
/*显示9*/
FIO0CLR=LED0|LED1|LED2|LED3|LED5|LED6;
FIO0SET=LED4;
DelayNS（200）;
}/*当显示0时，同时电机转动，显示6时，电机停止，循环启停*/
return0;
}
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