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1、编号： 嵌入式系统设计实训(论文)说明书题 目： 直流电机控制器 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 摘 要随着信息技术和网络技术的高速发展，嵌入式产品日益广泛地渗透到日常生活、科学研究和军事科技等领域，比如DVD、移动电话、MP3及掌上电脑等等。这些嵌入式设备多采用32位RISC嵌入式处理器作为核心部件。其中基于ARM核的嵌入式处理器独占鳌头，在32位RISC处理器中占据超过75的市场份额。本文介绍了利用Proteus ISIS仿真软件与嵌入式系统RAM7(LPC2131)的硬件接口电路设计直流电机控制器。关键词：LPC2131；直流电机；控制器AbstractAs i
2、nformation technology and network technology, the rapid development of embedded devices become more widely infiltrated into daily life, scientific research and military science and technology fields, such as DVD, mobile phones, MP3, and handheld computers. These embedded devices to use more 32-bit R
3、ISC embedded processor as the core component. One based on ARM-core embedded processor champion, in the 32-bit RISC processor accounts for more than 75% of the market share.This article describes the use of Proteus ISIS simulation software and embedded systems RAM7 (LPC2131) hardware interface circu
4、it DC motor controller.Key words:LPC2131;DC Motor;Controller目 录引言11 嵌入式系统的介绍21.1 嵌入式系统的概念21.2 ARM微处理器系列21.3 嵌入式系统的硬件结构21.4 嵌入式系统的软件结构21.5 LPC2131介绍41.5.1 LPC2131概述41.5.2 主要特性41.5.3 LPC2131最小系统52 Proteus介绍62.1 Proteus简介62.2 仿真63 系统方案63.1 主要电路设计与说明73.1.1振荡电路73.1.2复位电路73.1.3直流电机驱动电路83.1.4 4*4按键电路83.1.5
5、 1602液晶显示电路84 软件设计9总结10谢 辞11参考文献12附 录1321引言随着信息技术和网络技术的高速发展，嵌入式产品日益广泛地渗透到日常生活、科学研究和军事科技等领域，比如DVD、移动电话、MP3及掌上电脑等等。这些嵌入式设备多采用32位RISC嵌入式处理器作为核心部件。其中基于ARM核的嵌入式处理器独占鳌头，在32位RISC处理器中占据超过75的市场份额。因而越来越多的电子爱好者都加入了学习ARM的队伍中。通过和一般单片机系统开发过程的比较不难发现，嵌入式系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面，其调试过程包括软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。软件调试一般比较容易进行，但是
6、硬件测试和系统调试则比较麻烦，因为要进行这两个过程必须在 PCB制作、元器件焊接完毕之后才能进行；而PCB的制作、元器件的焊接是非常费时费力的，如果能采用仿真工具Proteus VSM，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。毫无疑问，这样可给广大ARM学习者带来很大的方便。在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。我国嵌入式系统发展的明显特点是：嵌入式系统的发展正从嵌入式系统
7、技术走向嵌入式产业，“3C”融合和IT技术大融合加速嵌入式系统产业化进程，嵌入式系统是中国厂商从“中国制造”向“中国创造”转变的最佳契机。1 嵌入式系统的介绍1.1 嵌入式系统的概念嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可裁减软硬件，适用于对功能可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户程序四部份组成，用于以实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式最典型的特点是与人们的日常生活紧密相关，任何一个普通人都可以拥有各类运用了嵌入式技术的电子产品，小到MP3、PDA等微型数字化设备，大到信息家电、智能电器、车载GI
8、S。1.2 ARM微处理器系列(1) ARM7系列（32位低功耗RISC处理器，采用ARMV4TNewman结构，三级流水线）(2) ARM9系列（采用ARMV4THarvard结构，五级流水线）(3) ARM9E系列（可综合处理器，支持DSP指令集）(4) ARM10E系列（高性能、低功耗微处理器，采用ARMVT5结构，6级流水线）(5) SecurCore系列(6) Xscale系列其中ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列。1.3 嵌入式系统的硬件结构为嵌入式系统硬件模型结构，此系统主要由微处理器MPU、外围电路，以及外设组成，微处理器为ARM嵌入式处理芯片，如
9、ARM7TMDI系列及ARM9系列微处理器，MPU为整个嵌入式系统硬件的核心，决定了整个系统功能和应用领域。外围电路根据微处理器不同而略有不同，主要由电源管理模型、时钟模块、闪存FIASH、随机存储器RAM，以及只读存储器ROM组成。这些设备是一个微处理器正常工作所必须的设备。外部设备将根据需要而各不相同，如通用通信接口USB、RS-232、RJ-45等，输入输出设备，如键盘、LCD等。外部设备将根据需要定制。嵌入式处理系统主要包括嵌入式微处理器、存储设备、模拟电路及电源电路、通信接口，以及外设电路。1.4 嵌入式系统的软件结构嵌入式系统与传统的单片机在软件方面最大的不同就是可以移植操作系统，
10、从而使软件设计层次化，传统的单片机在软件设计时将应用程序与系统、驱动等全部混在一起编译，系统的可扩展性，可维护性不高，上升到操作系统后，这一切变得很简单可行。嵌入式操作系统在软件上呈现明显的层次化，从与硬件相关的BSP到实时操作系统内核RTOS，到上层文件系统、GUI界面，以及用户层的应用软件。当然，在某些时候这种划分也不完全符合应用要求。需要程序设计人员根据特定的需要来设计自己的软件。板级支持包(Board Support Packet)主要用来完成底层硬件相关的信息，如驱动程序，加载实时操作系统等功能。实时操作系统层主要就是常见的嵌入式操作系统，设计者根据自己特定的需要来设计移植自己的操作
11、系统，即添加删除部分组件，添加相应的硬件驱动程序，为上层应用提供系统调用；主要是为了应用程序员开发应用程序提供更多更便捷更丰富API接口；应用软件层即用户设计的针对特定应用的应用软件，在开发该应用软件时，可以用到底层提供的大量函数。采用分层结构的软件设计使系统清晰明了，各个部分设计工作分工明确，从而避免整个系统过分庞大。其嵌入式系统的软件和硬件结构如下图1-1所示：图1-1 嵌入式系统的软件和硬件结构1.5 LPC2131介绍1.5.1 LPC2131概述LPC2131微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位，ARM7TDMI-S CPU，并带有32kB、64kB、128kB、
12、256kB 和512kB 嵌入的高速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。对代码规模有严格控制的应用可使用16 位Thumb 模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。较小的封装和很低的功耗使LPC2131特别适用于访问控制和POS机等小型应用中；由于内置了宽范围的串行通信接口和8/16/32kB的片内SRAM，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、软件modem、语音识别、低端成像，为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个32位定时器、1个或2个10位8路的ADC、10位DAC、PWM通道、47个GPIO以及多
13、达9个边沿或电平触发的外部中断使它们特别适用于工业控制应用以及医疗系统。1.5.2 主要特性(1) 16/32位ARM7TDMI-S 核，超小LQFP64 封装；(2) 8/16/32kB的片内静态RAM和32/64/128/256/512kB的片内Flash程序存储器。128位宽度接口/加速器可实现高达60MHz工作频率；(3) 通过片内boot装载程序实现在系统编程/在应用编程（ISP/IAP）。单个Flash 扇区或整片擦除时间为400ms。256 字节行编程时间为1ms；(4) EmbeddedICE RT 和嵌入式跟踪接口通过片内RealMonitor 软件对代码进行实时调试和高速跟
14、踪；(5) 1个（LPC2131/32）或2个（LPC2134/36/38）8路10位的A/D转换器，共提供16 路模拟输入，每个通道的转换时间低至2.44us；(6) 1个10位的D/A转换器，可产生不同的模拟输出；（LPC2132/34/36/38）(7) 2个32位定时器/外部事件计数器（带4路捕获和4路比较通道）、PWM单元（6路输出）和看门狗；(8) 低功耗实时时钟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16C550工业标准UART、2个高速I2C总线（400 kbit/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。可配置优先级和向量地址；(11) 小型的LQFP64封装上包含多达47个通用I/O口（可承受5V电压）；(12) 多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚；(13) 通过片内PLL（100us 的设置时间）可实现最大为60MHz的CPU操作频率。片内集成振荡器与外部晶体的操作频率范围为130MHz，与外部振荡器的操作频率范围高达50MHz。(14) 低功耗模式：空闲和掉电；(15) 可通过个别使能/禁止外部功能和外围时钟分频来优化功耗；(16) 通过外部中断或BOD将处理器从
