嵌入式系统课程设计报告..doc

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班级：电气工程及其自动化学号：姓名：指导教师：成绩：嵌入式系统课程设计报告设计任务一十字路口交通灯控制一、设计目的： 1．了解基于ARM7核的LPC2106的管脚功能和特点，掌握I/O控制寄存器的设置方法； 2．掌握ARM7应用系统编程开发方法，能用C语言编写应用程序； 3．熟练掌握ADS1.2软件的使用以及PROTEUS仿真调试的方法；二、具体任务： 1．采用PROTEUS完成十字路口交通灯控制的硬件电路设计，要求单片机选型为飞利浦公司的LPC2106，东西南北方向分别设置红黄绿3个指示灯，东西方向和南北方向各用2个数码管显示通行时间； 2．用ADS1.2编写C语言应用程序，完成十字路口交通灯控制； 3．采用PROTEUS将应用程序装载在LPC2106中，进行仿真验证。要求东西方向和南北方向的数码管显示通行时间并倒计时，可以设置成一样，例如都是15秒倒计时；每当倒计时时间到，完成红黄绿指示灯的状态切换，模拟实现十字路口的交通灯管理控制。三、硬件电路设计。（参考下图完成硬件电路设计，用屏幕抓图的方式将自己设计的PROTEUS电路图粘贴在下面，并用文字对所设计的电路功能、原理进一步说明）参考图如下： 1、无左转弯proteus电路图： 2、有左转弯proteus电路图：硬件电路说明： 1、无左转弯电路图说明：该电路是一个两位数码管显示的十字交通灯控制proteus硬件仿真图。功能介绍如下：启动后首先东西绿灯和南北红灯都亮15秒（第一个状态），然后东西方向绿灯变闪烁黄灯（每0.5秒交替一次）南北方向红灯保持亮态，该状态5秒后，转变为东西向红灯和南北向绿灯同时亮15秒，然后南北方向绿灯变闪烁黄灯（每0.5秒交替一次）,东西方向红灯保持亮态，持续5秒后，再转为第一个状态，如此循环往复。 2、有左转弯电路图说明：该电路在上电路基础上加一个东西与南北方向左转弯灯的控制，功能介绍如下：首先是只有东西方向直行绿灯亮（第一个状态），10秒后开始东西黄灯闪烁，维持5秒后转为东西方向左转绿灯亮，其他均为红灯，10秒后绿灯开始闪烁，持续5秒后转为南北方向直行绿灯亮，其他均红灯，10秒后开始南北直行黄灯闪烁，维持5秒后转为南北左转绿灯亮，其他均转红灯，再过10秒后南北左转绿灯开始闪烁，维持5秒后转为第一个状态，如此往复。以上两个程序各状态时间均可由程序参数调节，便可改变交通路口的高峰期时段的各方向流通状态，很简洁方便，在此不详述。四、源程序 1、十字路口无左转弯交通灯控制源程序： #include "config.h" #include"LPC2106.h" void delay(unsigned int x) //延迟0.xMS { while(x--) { unsigned char j; for(j=0;j<125;j++) { ; } } } uint8 led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共阴数码管段选值 void display() //数码管显示 { uint8 i=15; while(i) { IOSET = (led[ i / 10 ] << 13) | (led[ i % 10 ] << 6); delay(5000); IOCLR = (led[ i / 10 ] << 13) | (led[ i % 10 ] << 6); i--; } } int main(void) { uint8 k; int8 type=1; PINSEL0=0x00000000; //将管脚设置为通用IO端口GPIO PINSEL1=0x00000000; IODIR=0xFFFFFFFF; //将方向寄存器IODIR全设为输出=1 while(1) { switch(type) { case 1: //东西绿灯亮，南北红灯亮，15秒。 IOSET=0x00000021; display(); type=2; break; case 2: //东西黄灯闪烁，南北红灯亮，5秒。 IOCLR=0xFFFFFFFF; k=5; while(k) { IOSET=0x00000011; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00000010; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } type=3; break; case 3: //南北绿灯亮，东西红灯亮，15秒。 IOCLR=0x00000001; IOSET=0x0000000C; display(); type=4; break; case 4: //南北黄灯闪烁，东西红灯亮，5秒。 IOCLR=0xFFFFFFFF; k=5; while(k) { IOSET=0x0000000A; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00000002; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } type=1; IOCLR=0x00000008; } } } 2、十字路口有左转弯交通灯控制源程序： #include "config.h" #include"LPC2106.h" void delay(unsigned int x) //延迟0.xMS { while(x--) { unsigned char j; for(j=0;j<125;j++) { ; } } } uint8 led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共阴数码管段选值 void display() //数码管显示 { uint8 i=15; while(i-5) { IOSET = (led[ i / 10 ] << 13) | (led[ i % 10 ] << 6); delay(5000); IOCLR = (led[ i / 10 ] << 13) | (led[ i % 10 ] << 6); i--; } } int main(void) { uint8 k; int8 type=1; PINSEL0=0x00000000; //将管脚设置为通用IO端口GPIO PINSEL1=0x00000000; IODIR=0xFFFFFFFF; //将方向寄存器IODIR全设为输出=1 while(1) { switch(type) { case 1: //东西绿灯亮，南北红灯亮 IOSET=0x00600021; display(); k=5; //东西黄灯闪烁 while(k) { IOCLR=0x00000020; IOSET=0x00000010; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00000010; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } /*东西左转弯绿灯亮*/ IOCLR=0x00600021; IOSET=0X00500009; display(); type=2; break; case 2: //东西左转弯绿灯闪烁 k=5; while(k) { IOSET=0x00100000; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00100000; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } type=3; break; case 3: //南北绿灯亮，东西红灯亮 IOCLR=0x00000001; IOSET=0x0060000C; display(); k=5;//南北黄灯闪烁 while(k) { IOCLR=0x00000004; IOSET=0x00000002; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00000002; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } /*南北左转弯绿灯亮*/ IOCLR=0X0060000C; IOSET=0x00A00009; display(); type=4; break; case 4: //南北左转弯绿灯闪烁 k=5; while(k) { IOSET=0x00800000; IOSET = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); IOCLR=0x00800000; IOCLR = (led[ k / 10 ] << 13) | (led[ k % 10 ] << 6); delay(3000); k--; } type=1; IOCLR=0xFFFFFFFF; //全部清零 } } } 五、仿真效果。（用屏幕抓图的方式将PROTEUS运行仿真效果图粘贴在下面） 1、无左转弯仿真效果图。 2、有左转弯仿真效果图。设计任务二 uC/OS-Ⅱ的移植与应用一、设计目的： 1．了解嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ可移植、可裁剪等性能特点，正确理解实时操作系统中任务、信号、消息、中断等基本概念以及uC/OS-Ⅱ多任务管理的调度算法； 2．掌握uC/OS-Ⅱ在ARM7上移植的方法； 3．能将uC/OS-Ⅱ移植在LPC2106中，并根据具体要求创建用户任务，解决实际问题；二、具体任务： 1．uC/OS-Ⅱ移植在LPC2106中。 2．编写用户任务程序，完成实时温度的采集控制。硬件电路见参考硬件电路图，图中用滑动变阻器代替温度传感器转换后的电压，用ADC0809完成A/D转换，并用数码管显示出来。三、参考硬件电路。（用文字对所设计的电路功能、原理做详细说明） DIY设计图：硬件电路说明：该电路是有LPC2106芯片控制的A/D转换实时采集温度并显示的控制，通过创建多用户任务，解决实际问题的装置。工作原理及流程如下：装在hex文件后点击运行，按采样开关按钮后由标号12线的开关信号输入LPC2106芯片后输出启动A/D转换的使能端OE（标号11），使温度采样的模拟信号通过ADC0808转换为数字信号后经标号15至22八线传给控制芯片，控制芯片将接收的数字信号经控制转换后再通过标号0到7八线输出至数码管进行动态显示，显示出相应的温度值。倘若突然改变温度采样值，数码管会迅速实时地显示出相应的变化，这真是程序中的精髓，也是最难之处，本人设计的硬件和软件结合就解决了此问题，实时控制性能好。四、源程序 #include "config.h" #define TASK_STK_SIZE 64 #define key 0x00001000 //按键 #define adstart 0x00002000 //AD采样开始 #define adend 0x00004000 //AD结束 const uint32 led_code[16]={ 0x0000003F,0x00000006,0x0000005B,0x0000004F, 0x00000066,0x0000006D,0x0000007D,0x00000007, 0x0000007F,0x0000006F,0x00000077,0x0000007C, 0x00000039,0x0000005E,0x00000079,0x00000071 }; OS_STK Task0Stk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK Task1Stk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK Task2Stk[TASK_STK_SIZE]; INT32U i; void Task0(void *data); void Task1(void *data); void Task2(void *data); /********************************************************************************************************* 函数名称: main 功能描述: c语言的主函数，由它启动多任务环境 ********************************************************************************************************/ int main (void) { OSInit(); //初始化 OSTaskCreate(Task0, (void *)0, &Task0Stk[TASK_STK_SIZE - 1],1); OSTaskCreate(Task1, (void *)0, &Task1Stk[TASK_STK_SIZE - 1],2); OSTaskCreate(Task2, (void *)0, &Task2Stk[TASK_STK_SIZE - 1],3); OSStart(); return 0; } void delay(INT32U t) //延时子程序 { uint32 x,y; for(x=t;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void L_Init (void) //初始化 { PINSEL0=0x00000000; PINSEL1=0x00000000; IODIR|= 0x00002fFF; } /********************************************************************************************************* 函数名称:Task0 功能描述: 第一个任务，进行初始化目标板和建立其它任务。 ********************************************************************************************************/ void Task0(void *p_arg) { p_arg = p_arg; TargetInit(); L_Init(); for(;;) //无限for循环 { while((IOPIN&key)!=0);//假如按键没有按下，则一直循环在这里 L_Init(); while((IOPIN&key)==0);//按键被按下又弹起，程序顺序执行 IOCLR= 0x0000ffFF; //清零低16位 OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); } } /**************************************************************************************************** 函数名称:Task1 功能描述: 第2个任务，AD转换。 ********************************************************************************************************/ void Task1(void *p_arg) { p_arg = p_arg; L_Init(); for(;;) { IOCLR=adstart; //输入高低的脉冲电平 delay(100); IOSET=adstart; delay(100); IOCLR=adstart; delay(100); L_Init(); while((IOPIN&adend)==0); IOSET=1<<11; //11位为AD的OE使能端 i=IOPIN; i=i>>15; //AD的输出OUT8到OUT1分别由15到22位控制 OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); } } /************************************************************* 函数名称:Task2 功能描述: 第3个任务，LED显示。 *************************************************************/ void Task2(void *p_arg) { INT32U gw,sw,bw; p_arg = p_arg; L_Init(); //动态循环显示数码管 while((IOPIN&key)!=0) //假如按键再次按下，则推出显示循环 { gw = i%10; /* 取个位数据 */ sw = i%100/10; /* 取十位数据 */ bw = i/100; /* 取百位数据 */ IOSET=(1<<10)|led_code[gw]; //显示个位 delay(10); IOCLR=0x00000fff; //消影 IOSET=(1<<9)|led_code[sw]; //显示十位 delay(10); IOCLR=0x00000fff; //消影 IOSET=(1<<8)|led_code[bw]; //显示百位 delay(10); IOCLR=0x00000fff; //消影 OSTaskResume(2); } } 五、仿真效果。（用屏幕抓图的方式将PROTEUS运行仿真效果图粘贴在下面） 1、最低采样时仿真显示图 2、最高采样时仿真显示图六、实验心得通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际设计能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时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。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在大家一起学习交流下，终于迎刃而解！

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