arm秒表设计实训报告多功能秒表课程设计.doc

物理机电学院课程设计报告

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多功能秒表设计

【摘　要】

随着电子技术的飞速发展，基于嵌入式的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于嵌入式的控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。
而本次实训的目的在于利用ARM系统进行简单的系统设计。而在这次实训中，我利用ARM系统设计函数信号发生器，其基本步骤如下：
总体方案的设计与选择：根据设计任务要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干个单元功能,分清主次和相互的关系，形成若干单元功能然后再组成总体方案。
程序的编写：编写满足设计要求的程序并写入LPC2138芯片中，通过系统实现对电路的控制，从而达到设计的要求。
程序的调试:在课程设计的实践过程中程序的调试占有非常重要的地位,它是最基础的阶段,也是将理论转换为实际的一个关键过程,因此调试时要谨慎小心的进行，从各方面考虑不能产生结果的原因。
本次实训我做的是秒表:这是一个在实验和实际应用中都很实用，也有较大的意义。
【关键词】 ARM7、LPC2138、UART串口发送、定时器、GPIO、中断、按键、秒表、DOS字符窗口显示。

目录

1、设计目的与要求 ………………………………………………3
1.1 设计目的 …………………………………………………………3
1.2设计要求 …………………………………………………………3
2、方案设计与论证 …………………………………………………3
2.1设计分析……………………………………………………………3
2.2方案论证……………………………………………………………4
2.3方案选择……………………………………………………………4
3、实训原理特性………………………………………………………4
4、流程图 ……………………………………………………………10
5、实训程序 …………………………………………………………13
6、实训总结…………………………………………………………17
7、参考文献…………………………………………………………17

1设计目的与要求

1.1 设计目的
能够了解ARM各个部分的基本功能，将各个部分合理的组合在一起，实现一些实际功能；将ARM第四章中任意三个或三个以上的功能融合在一起，如UART串口，I2C，GPIO串口等等，形成具有特定功能的实际效果，并能够灵活处理实训过程中的各种问题。
（1）在学习了《深入浅出ARM7》课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的能力，通过实训，进一步熟悉和掌握ARM的结构及工作原理。
（2）熟悉ARM Developer suitv1.2调试和仿真，提高软件调试能力。通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
（3）通过课程设计，掌握以ARM为核心的电路设计的基本方法和技术，了解电路参数的计算方法。
（4）通过实训，电路检查能力，提高动手实践能力、提高科学的思维能力。
（5）通过完成一个程序开发的完整过程，了解开发一个ARM应用系统的全过程，为今后从事相应事业打下基础。

1.2 设计要求
设计一个多功能秒表：按下K1键开始计时；接着再按下K2键开始在DOS字符窗口显示按下此刻秒表所显示时间，一共可以显示20组时间数据；再按下K3键则清零DOS字符窗口显示数据。之后又可重新计时。

2、方案设计与论证

2.1设计分析
方案一：做个普通秒表，就是能让他计时，还有可以用按键控制它开始与暂停。
方案二：做个多功能秒表，能让它计时，还可以记住时间，就是按下键后可以记住刚才的显示时间数据，然后将它读出来，那要用到寄存器等东西，这都还好，只是arm板没有这么多数码管，只有一个，根本不行，起码要5个，将1秒分成100份快速显示，这样的话4个数码管显示秒表计时时间，最大时间是60秒。还有一个是说明读出的数是第几组，我想到了我在单片机实训时做了个最小系统，那里就有多的数码管，于是就想用跳线将接口接到单片机最小系统板的数码管控制口，这样就实现要求。
方案三：也是个秒表，不过不用数码管控制其计时，而是将其数据发送到DOS字符窗口显示秒表的计时，并用定时器、串行口发送来显示秒表的计时，也可以记时与读出记住的数值，因为用DOS字符窗口一排排显示出记住的数值，这些都用按键控制，再加复位清零键。

2.2方案论证
用DOS字符窗口显示秒表的计时比较方便，而且用容易操作，简洁明了。DOS字符窗口只要一连接就可以发送的数据显示出来，发送也可以用定时器与中断控制秒表发送到串行口。

2.3方案选择
经过以上说明：方案一过于简单，根本达不到要求；方案二要用到单片机板，而且接的连接线过多，不是很好，因为我们做的是arm的，也没必要那样子；方案三是我选择的，比较方便明了，也很实用，准确性高，所以我选了方案三。

3、实训原理特性
（1）选择芯片LPC2138
（2）中断
LPC2138 通过向量中断控制器（VIC ）管理中断。外设中断信号需要经过2 个开关才能
到达ARM 内核，真正产生异常，逻辑示意图如下图所示。如果在VIC中使能了相应外
设的中断，外设中断才能到达VIC并向内核发送中断请求；只有使能了内核中断IRQ或者
FIQ，内核才能真正产生异常。硬件图如下

中断的过程示意图如下：

（3）定时器
LPC2131具有2个32位可编程定时/计数器，均具有4路捕获、4比较路匹配并输出电
路。 定时器对外设时钟（pclk）周期进行计数，可选择产生中断或根据4个匹配寄存器的设定，在到达指定的定时值时执行其它动作（输出高/低电平、翻转或者无动作）。它还包括4个捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获定时器值，并可选择产生中断。
可用于对内部事件进行计数的间隔定时器，或者通过捕获输入实现脉宽调制，亦可作为
自由运行的定时器。
定时器0和定时器1除了外设基地址以外，其它都相同。
特性 ：
带可编程32位预分频器的32位定时器/计数器；
具有多达4路32位的捕获通道－当输入信号跳变时可取得定时器的瞬时值，也可
选择使捕获事件产生中断；
4个32位匹配寄存器：
－匹配时定时器继续工作，可选择产生中断；
－匹配时停止定时器，可选择产生中断；
－匹配时复位定时器，可选择产生中断。
多达4个对应于匹配寄存器的外部输出，具有下列特性：
－匹配时设置为低电平；
－匹配时设置为高电平；
－匹配时翻转；
－匹配时无动作。
结构如下：
定时器0和定时器1的方框图

（4）GPIO
LPC2131具有多达47个通用I/O口（GPIO，General Purpose I/O ports），分别为P0[31:0]、
P1[31:16]，其中，P0.24未用，P0.31仅为输出口。由于口线与其它功能复用，因而需要进行相关的管脚连接模块(PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2)选择连接GPIO，然后通过IODIR进行输入/输出属性设置后才能操作。
当管脚选择GPIO功能时，有3个寄存器用于控制GPIO的使用，IOSET、IOCLR和
IOPIN。IOSET用于口线置1，而IOCLR则用于口线清零，IOPIN则反映当前IO口的状态，读回IOSET则反映当前IO口设定状态。

特性
z 单个位的方向控制；
z 单独控制输出的置位和清零；
z 所有I/O口在复位后默认为输入。
管脚描述
GPIO管脚描述见表4.1。
表4.1 GPIO管脚描述
管脚名称
类型

描述
P0.0 – P0.31
P1.16－P1.31
输入/输出
通用I/O口。实际可用的GPIO数量取决于可选功能的使用。
P0.31
GPIO
数量取决于可选功能的使用。
管脚连接设置
将相应管脚的PINSELn位设置为00即选择GPIO功能；大部分管脚复位后默认为GPIO。
蜂鸣器连接图

高电平时蜂鸣器停止鸣叫，低电平时开始鸣叫

按键的连接图：
不按下时为高电平，按下时变为低电平

(5) UART0和UART1
LPC2131具有2个符合符合’550工业标准的异步串行口（UART）UART0和UART1。
两者除了外设基地址以外，其它都相同，因而在这里统一进行描述。
特性 ：
z 16字节收发FIFO；
z 寄存器位置符合’550工业标准；
z 接收器FIFO触发点可为1, 4, 8和14字节；
z 内置波特率发生器；
z LPC2131包含使能实现软件流控制的机制。
管脚描述
UART管脚描述见表4.7。
表4.7 UART管脚描述
管脚名称 UART管脚
功能描述
说明
P0.0 TxD0
串行输出
串行发送数据
P0.1 RxD0
串行输入
串行接收数据
P0.8 TxD1
串行输出
串行发送数据
P0.9 RxD1
串行输入
串行接收数据

管脚连接设置
当进行如下设置时将P0.0、P0.1选择UART0功能：
PINSEL0 = 0x00000005; // 可能影响其它管脚连接
PINSEL0 = (PINSEL0 & (~0x0F)) | 0x05; // 不影响其它管脚连接
当进行如下设置时将P0.8、P0.9选择UART1功能：
PINSEL0 = 0x05 << 16; // 可能影响其它管脚连接
结构
UART的结构如图4.16所示。
VPB接口提供CPU或主机与UART之间的通信连接。

图4.16 UART方框图
UART接收器模块UxRx监视串行输入线RxD的有效输入。UART Rx移位寄存器（UxRSR）通过RxD接收有效的字符。当UxRSR接收到一个有效字符时，它将该字符传送到UART Rx缓冲寄存器FIFO中，等待CPU或主机通过主机接口进行访问。
UART发送器模块UxTx接收CPU或主机写入的数据并将数据缓存到UART Tx保持寄
存器FIFO（UxTHR）中。UART Tx移位寄存器（UxTSR）读取UxTHR中的数据并将数据
通过串行输出管脚TxD发送。
UART波特率发生器模块UxBRG产生UART Tx模块所使用的定时。UxBRG模块时钟
源为VPB时钟（pclk）。主时钟与UxDLL和UxDLM寄存器所定义的除数相除得到UART Tx模块使用的时钟。该时钟为16倍过采样时钟NBAUDOUT。
中断接口包含寄存器UxIER和UxIIR。中断接口接收几个由UxTx和UxRx发出的单时
钟宽度的使能信号。
UxTx和UxRx的状态信息保存在UxLSR中。
UxTx和UxRx的控制信息保存在UxLCR中。

4、流程图
开 始

设置P0.16、P0.17、P0.18引脚连接UART0

IRQ中断使能

定时器初始化：时钟分频、定时器初值、匹配后产生中断、定时时间、使能定时器

VIC中断向量控制器设置：设置为向量中断；分配中断通道；设置中断服务程序地址；使能Timer0中断

While（1）；等待中断

否
K1键是否按下

是

K2键是否按下
K1键是否按下

否

暂 停
是 是
DOS显示

读数是否结束
否

是

K3键是否下

否

是
复位清零

中断程序框图

Timer0中断服务
程序开始

SS自加1

SS是否=100？

否
是
SS等于0；S加1

S是否=60？
否

是
返回原中断点
S等于0；m加1

m是否=60？

通知VIC中断
处理结束

是
m等于0；h加1

清除Timer0中断标志

直到h等于0

5、实训程序
#include "config.h"
#include "stdio.h"
#define UART_BPS 115200 // 通讯波特率115200
uint32 k1 = 1<<16;
uint32 k2 = 1<<17;
uint32 k3 = 1<<18;
uint32 h=0,m=0,s=0,ss=0,i=1;
char str[20],strr[30];

void __irq IRQ_Timer0 (void)
{
ss++;
if(ss==100){ss=0;s++;}
if(s==60){s=0;m++;}
if(m==60){m=0;h++;}
if(h==60){h=0;}

T0IR = 0x01; /* 清除中断标志*/
VICVectAddr = 0x00;
}

void delay(uint32 dly)
{
uint32 i;
for ( ; dly>0; dly--)
for (i=0; i<5000; i++);
}

void UART0_Init (void)
{
uint16 Fdiv;
U0LCR = 0x83; // DLAB = 1
Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_BPS;
U0DLM = Fdiv / 256;
U0DLL = Fdiv % 256;
U0LCR = 0x03;
}

void UART0_SendByte (uint8 data)
{
U0THR = data;
while ((U0LSR & 0x40) == 0); // 等待数据发送完毕
}

void PC_DispChar (uint8 x, uint8 y, uint8 chr, uint8 color)
{
UART0_SendByte(0xff); // 起始字符
UART0_SendByte(x);
UART0_SendByte(y);
UART0_SendByte(chr);
UART0_SendByte(color);
}

void ISendStr (uint8 x, uint8 y, uint8 color, char *str)
{
while (1)
{
if (*str == '\0') break; // 结束字符
PC_DispChar(x++, y, *str++, color);
if (x >= 80)
{
x = 0;
y++;
}
}
}

void reset()
{
h=0;
m=0;
s=0;
ss=0;
for(i=1;i<21;i++)
{
sprintf(strr,"%2d--%2d:%2d:%2d:%2d",i,h,m,s,ss);
ISendStr(0,i,0x30,strr);
}
i=1;
}

void xianshi()
{
sprintf(str, "%2d:%2d:%2d:%2d ",h,m,s,ss);
ISendStr(1,0,0x30,str);
}

int main (void)
{
PINSEL0 = 0x00000005;
IRQEnable(); /* IRQ中断使能*/

/* 定时器0初始化 */

T0TC = 0; /* 定时器设置为0*/
T0PR = 0; /* 时钟不分频*/
T0MCR = 0x03; /* 设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志*/ T0MR0 = Fpclk/100 ; /* 1ms秒钟定时*/

UART0_Init();

/* 设置定时器0中断IRQ */

VICIntSelect=0x00;
VICVectCntl0=0x20|0x04;
VICVectAddr0=(uint32)IRQ_Timer0;
VICIntEnable =(1<<0x04);
reset();
while(IO0PIN&k1);
delay(80);
while(!(IO0PIN&k1));
T0TCR = 0x01; /* 启动定时器*/

while(1)
{
if((IO0PIN&k1)==0)
{
while(!(IO0PIN&k1));
delay(80);
T0TCR = 0x00;
while((IO0PIN&k1))
{
if((IO0PIN&k3)==0)
{
reset();
xianshi();
}
}
while(!(IO0PIN&k1))
delay(80);
T0TCR = 0x01;
}
if((IO0PIN&k2)==0)
{
while(!(IO0PIN&k2));
delay(80);
if(i<21)
{
sprintf(str, "%2d--%2d:%2d:%2d:%2d ", i,h,m,s,ss);
ISendStr(0,i,0x30,str);
i++;
}
}
xianshi();
}
return 0;
}

6、实训总结

通过这次实训，让我对ARM7有了更加全面的了解，所有预期的功能都实现了。最主要是在老师的耐心和有力指导，还有自己的动脑思考，动手实践，以及一起的合作，才做好。通过这次实训，使我对于软件制作的流程有了更加深刻的认识和可以熟练使用相关软件的操作。在实践中，一个小小的失误都会整个过程变得缓慢。
在这次实训中，由于参考程序少，主要是自己动脑想，其中经历了挺多的思维困扰，不过还是成功了。实训不仅仅是对于知识的考察，更是考察同学的细心与耐心，只有这样，才能在实训，不至于迷失自己。
还有通过实习论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。把握重点、攻克难关，学到用到、活学活用。在设计过程中由于时间仓促有很多地方难免存在不足之处，原先定时器定时总不能按预想的工作，后来在老师的指点下终于把问题解决了，并实现了自己原先设想的相关功能，达到了设计的目的，在软件设计中有些功能还尚未开发出来。但在以后的工作中，我们会严格要求自己，追求完美。
总之在实训中，要多动脑筋，多动手，将理论与实际完全结合好。以前学习时，只会一个一个模块分开来看，不会把不同模块进行有效的结合。所以在刚开始编写程序的时候，不知道怎么进行模块之间的连接。然后通过不断的尝试和同学的帮忙，终于实现了不同模块之间的连接，所以此次实训真的受益匪浅。 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

7、参考文献

1、《深入浅出ARM7 LPC213X(上册)》 周立功 张华 等编著 悲剧航空航天大学出版社
2、《C程序设计完全手册》 人民邮电出版社
3、《C程序设计》 清华大学出版社
4、《数字电子技术基础》 高等教育出版社
5、《ARM微处理器与应用开发》 赖于树著 电子工业出版社
6、《ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》 张琦文 谢建雄 谢劲心等编著 电子工业出版社
7、《基于ARM的嵌入式系统开发》 刘岚 伊勇 编著 电子工业出版社目 录

1 总 论 1
1.1 项目概况 1
1.2 建设单位概况 3
1.3 项目提出的理由与过程 3
1.4 可行性研究报告编制依据 4
1.5 可行性研究报告编制原则 4
1.6 可行性研究范围 5
1.7 结论与建议 6
2 项目建设背景和必要性 9
2.1 项目区基本状况 9
2.2 项目背景 11
2.3 项目建设的必要性 11
3 市场分析 14
3.1 物流园区的发展概况 14
3.2 市场供求现状 16
3.3 目标市场定位 17
3.4 市场竞争力分析  17
4 项目选址和建设条件 19
4.1 选址原则 19
4.2 项目选址 19
4.3 场址所在位置现状 19
4.4 建设条件 20
5 主要功能和建设规模 22
5.1 主要功能 22
5.2 建设规模及内容 26
6 工程建设方案 27
6.1 设计依据 27
6.2 物流空间布局的要求 27
6.3 空间布局原则 28
6.4 总体布局 29
6.5 工程建设方案 30
6.6 给水工程 33
6.7 排水工程 35
6.8 电力工程 38
6.9 供热工程 46
6.10 电讯工程 47
7 工艺技术和设备方案 51
7.1 物流技术方案 51
7.2 制冷工艺技术方案 67
8 节能方案分析 73
8.1 节能依据 73
8.2 能耗指标分析 73
8.3 主要耗能指标计算 74
8.4 节能措施和节能效果分析 76
9　环境影响评价 83
9.1 设计依据 83
9.2 环境影响评价应坚持的原则 83
9.3　项目位置环境现状 84
9.4　项目建设与运营对环境的影响 84
9.5　项目建设期环境保护措施 84
9.6 项目运行期环境保护措施 86
10 安全与消防 87
10.1　安全措施 87
10.2　消防 88
11 组织机构和人力资源配置 92
11.1 施工组织机构 92
11.2 基建项目部的主要职责 92
11.3 运营管理 93
11.4 人员来源、要求及培训 94
12 工程进度安排 96
12.1 建设工期 96
12.2 工程实施进度安排 96
13 投资估算与资金筹措 98
13.1 投资估算 98
投资估算包括建设项目的全部工程，主要内容有：主体建筑工程、道路硬化工程、绿化工程、其他费用及基本预备费。 98
13.2 资金筹措 99
14 财务评价 102
14.1 评价依据及方法 102
14.2 基础数据与参数选取 102
14.3 营业收入及总成本费用估算 103
14.4 利润总额估算 105
14.5 盈亏平衡分析 105
14.6 财务评价 106
15 综合效益评价 107
16 招投标管理 108
16.1 编制依据 108
16.2 招标原则 108
16.3 招标方案 109
16.4 评标要点 110
17 结论及建议 111
17.1 结论 111
17.2 建议 112

22