嵌入式系統(tǒng)在過(guò)電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究

1、嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 0 -目錄目錄1.嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究.- 2 -2 設(shè)計(jì)要求.- 2 -3 設(shè)計(jì)作用與目的.- 2 -4.所用設(shè)備及軟件.- 2 -5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.- 2 -5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).- 2 -5.2 系統(tǒng)工作原理.- 3 -6. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).- 3 -6.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì).- 3 -6.2 各單元電路設(shè)計(jì).- 4 -6.2.1 STM32F103RBT6 簡(jiǎn)要介紹.- 4 -6.2.2 整流采樣模塊.- 5 -6.2.3 運(yùn)放模塊.- 6 -6.2.4 觸摸屏控制及 TFT 顯示模塊.- 8 -6.2.5 報(bào)警模塊.- 9 -6.2.

2、6 繼電器模塊.- 10 -7.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).- 11 -8.仿真調(diào)試分析.- 12 -9.嵌入式學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)心得.- 14 -10.總 結(jié).- 16 -11.參考文獻(xiàn).- 18 - 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 1 - 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究摘摘 要要在多數(shù)以電為驅(qū)動(dòng)的裝置中，有時(shí)因?yàn)橥饨绛h(huán)境變動(dòng)，或者操作者的失誤，容易出現(xiàn)過(guò)流的現(xiàn)象，從而造成設(shè)備損壞或者更壞的結(jié)果。所以，設(shè)備中是否具有過(guò)流保護(hù)尤為重要。本設(shè)計(jì)著重闡述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、工作原理和基于 STM32F103RBT6 微處理器芯片的嵌入式技術(shù)，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件控制的設(shè)計(jì)方法成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備中電流的實(shí)時(shí)

3、監(jiān)測(cè)及保護(hù)。關(guān)鍵字：嵌入式技術(shù)，STM32F103RBT6，過(guò)流保護(hù)，康銅電阻嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 2 -1.嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究2 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)主要以 STM32F103RBT6 芯片為處理器，通過(guò)對(duì)康銅電阻（采樣電阻）兩端的電壓經(jīng)運(yùn)放放大后進(jìn)行 ADC 轉(zhuǎn)換，然后送至處理器，通過(guò)處理器對(duì)輸入的電流值與用戶預(yù)設(shè)電流值進(jìn)行比較，如過(guò)電流則報(bào)警和驅(qū)動(dòng)接觸器斷開，已達(dá)到對(duì)設(shè)備的監(jiān)視和保護(hù)。3 設(shè)計(jì)作用與目的本設(shè)計(jì)中的以嵌入式技術(shù)為系統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)裝置中，主要作用是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備電流，根據(jù)需要，通過(guò)觸摸屏輸入電流報(bào)警值和電流保護(hù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的全自動(dòng)保護(hù)。本設(shè)計(jì)中的

4、運(yùn)放對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行 100 倍放大，可對(duì)電流到達(dá) 4AA 內(nèi)電流進(jìn)行保護(hù)，報(bào)警電流和動(dòng)作電流可按需要設(shè)置。系統(tǒng)可檢測(cè)直流和交流電流。4.所用設(shè)備及軟件本設(shè)計(jì)中主要設(shè)備為計(jì)算機(jī)，PCB 電路板制作設(shè)備,軟件主要包括protel99，multisim，keil5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)康銅電阻的電壓經(jīng)運(yùn)放進(jìn)行 AD 采樣后，送至 STM32F103RBT6 處理器，通過(guò)算法與觸摸輸入電流值進(jìn)行比較，隨之進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。如圖 1 為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 3 -STM32F103RBT6康銅電阻采樣電壓運(yùn)算放大觸摸屏報(bào)警液晶屏繼電器接觸器圖 1

5、. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖5.2 系統(tǒng)工作原理 如圖 1. 運(yùn)放模塊將康銅電阻的上的電壓放大，經(jīng) AD 采樣送至 MCU，與經(jīng)觸摸屏輸入的電流值進(jìn)行比較，當(dāng)電流達(dá)到報(bào)警值時(shí)，MUC 啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)電流值達(dá)到保護(hù)值時(shí)，MUC 啟動(dòng)繼電器，切斷電源，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的功能。6. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，主要利用到了 STM32F103RBT6 對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理，而采樣數(shù)據(jù)來(lái)自系統(tǒng)中所設(shè)的康銅電阻。保護(hù)動(dòng)作是靠繼電器驅(qū)動(dòng)接觸器切斷電源。 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 4 -6.2 各單元電路設(shè)計(jì)6.2.1 STM32F103RBT6 簡(jiǎn)要介紹 本單元主要是利用嵌入式技術(shù)來(lái)控制整個(gè)

6、系統(tǒng)，如圖 3，為其最小系統(tǒng)圖， 圖 3. STM32F103RBT6 最小系統(tǒng)圖STM32F103RBT6 是 ST 公司基于 ARM 最新 Cortex-M3 架構(gòu)內(nèi)核的 32 位處理器產(chǎn)品，內(nèi)置128KB 的 Flash,20k 的 RAM.最小系統(tǒng)中，采用 STM32F103RBT6 為控制器，工作頻率可達(dá)72MHZ, 16 個(gè)外部模擬信號(hào)輸入通道，可達(dá) 1us 轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換范圍為 0 到 3.6V；支持7 個(gè) DMA 通道，可操作多種通用外設(shè)，如定時(shí)器，ADC，USART 等；內(nèi)置 3 個(gè)同步 16 位定時(shí)器，每個(gè)可有四個(gè)通道用于 PWM 波輸出，內(nèi)置 2 個(gè) 12 位 ADC。每

7、個(gè) ADC 有 7 個(gè)輸入通道，可以實(shí)現(xiàn)單次或多次掃描轉(zhuǎn)換，自帶 0 電壓校準(zhǔn)，模擬看門狗特性允許應(yīng)用程序檢嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 5 -測(cè)輸入電壓是否超出用戶定義的高/低閘值，ADC 最短采樣時(shí)間為 1us，足以勝任本系統(tǒng)。 6.2.2 整流采樣模塊本單元模塊主要功能是用來(lái)整流輸入電流，其核心器件為康銅電阻，下面對(duì)康銅電阻做簡(jiǎn)單介紹?？点~是物理學(xué)中的一個(gè)概念，指的是一種具有高電阻率的合金金屬。是含 40%鎳，1.5%錳的銅合金。具有低的電阻率溫度系數(shù)和中等電阻率(電阻率為 0.48m)?？稍谳^寬的溫度范圍內(nèi)使用。有良好的加工性能和焊接性能。適宜在交流電路中使用，作精密電阻、滑

8、動(dòng)電阻、電阻應(yīng)變計(jì)等，也可用于熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材料。約合 40%Ni 的銅鎳合金的特征就是此種合金有很小的溫度系數(shù)。這類合金中有一種叫康銅。根椐POCT49241，這種合金的成分如下：3941%Ni+Co；1.0 一 2.0%Mn，其余是銅和雜質(zhì)。雜質(zhì)的含量不應(yīng)超過(guò) 1.0%，其中包括：0.5%Fe；0.1%Si；0.1%C；0.1%Zn；0.02%S；0.05%Mg 和 0.05%A1?？点~的物理性質(zhì)如下：1)比重 8.9；2)熔點(diǎn) 12001260；3)退火溫度 800-820；4)界限工作溫度 350；5)電阻系數(shù) 0.48 歐毫米 2/米；6)溫度系數(shù) 0.000016.適宜在交

9、直流電路中使用，作精密電阻、滑動(dòng)電阻、電阻應(yīng)變計(jì)等，也可用于熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材料。本設(shè)計(jì)中采用 0.01 的康銅電阻，后級(jí)的運(yùn)放模塊就是對(duì)其上面的電壓進(jìn)行放大。 如圖 4.為本單元的原理圖嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 6 -1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:30-May-2014Sheet of File:C:UsersAdministratorDesktop業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè).ddbDrawn By:D1D2D3D4D5業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)12XP1業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)C410uFR7KT業(yè)業(yè)Sample圖 4.整流采

10、樣電路圖6.2.3 運(yùn)放模塊 運(yùn)放模塊主要采用 LM358 雙運(yùn)放芯片，通過(guò)輸入前級(jí)康銅電阻上的電壓，經(jīng)運(yùn)放模塊進(jìn)行 100 倍放大的，為其后級(jí) AD 采樣提供原始數(shù)據(jù)。下面對(duì) LM358 做簡(jiǎn)單介紹LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與 電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC 增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 LM358LM358 特性特性(Features)(Features)： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償。 直流

11、電壓增益高(約 100dB) 。 單位增益頻帶寬(約 1MHz) 。 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 7 -電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)；雙電源(1.5 一15V) 。 低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流。 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 輸出電壓擺幅大（0 至 Vcc-1.5V) 。 LM358 主要參數(shù)輸入偏置電流 45 nA輸入失調(diào)電流 50 nA輸入失調(diào)電壓 2.9mV輸入共模電壓最大值 VCC1.5 V共模抑制比 80dB電源抑制比 100dB 圖 5 為其引腳圖 圖 5.LM358 引腳圖圖 6

12、 為運(yùn)算放大模塊電路圖。嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 8 -1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:30-May-2014Sheet of File:C:UsersAdministratorDesktop業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè).ddbDrawn By:GNDVCCU1LM358+5R110KR210KR31KR415KR510K R610KC110uFC210uFC3103+5VDGVDGVDGD6業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)SampleR8FUADADXP2OUT+5圖 6. 運(yùn)算放大模塊電路圖6.2.4 觸摸屏控制及 TFT 顯

13、示模塊該模塊主要功能是完成報(bào)警電流值和保護(hù)電流值的輸入，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)電流值。本設(shè)計(jì)采用 XPT2046 芯片作為電阻屏的輸入檢測(cè)，該芯片是一款 4 導(dǎo)線制觸摸屏控制器，內(nèi)含 12 位分辨率 125KHz 轉(zhuǎn)換速率逐步逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。XPT2046 支持從 1.5V 到5.25V 的低電壓 I/O 接口。XPT2046 能通過(guò)執(zhí)行兩次 A/D 轉(zhuǎn)換查出被按的屏幕位置， 除此之外，還可以測(cè)量加在觸摸屏上的壓力。內(nèi)部自帶 2.5V 參考電壓可以作為輔助輸入、溫度測(cè)量和電池監(jiān)測(cè)模式之用，0V 到 6V。XPT2046 片內(nèi)集成有一個(gè)溫度傳感器。 在2.7V 的典型工作狀態(tài)下，關(guān)閉參考電壓，功耗

14、可小于 0.75mW。工作溫度范圍為-40+85。如圖 7嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 9 -圖 7.XPT2046 芯片原理圖模塊中 TFT（Thin Film Transistor）是薄膜晶體管的縮寫。TFT 式顯示屏是各類筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)上的主流顯示設(shè)備，該類顯示屏上的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此 TFT 式顯示屏也是一類有源矩陣液晶顯示設(shè)備。是最好的 LCD 彩色顯示器之一，TFT 式顯示器具有高響應(yīng)度、高亮度、高對(duì)比度等優(yōu)點(diǎn)，其顯示效果接近 CRT 式顯示器。6.2.5 報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)中報(bào)警模塊主要是靠蜂鳴器的報(bào)警聲及 TFT 顯示的變色來(lái)

15、實(shí)現(xiàn)。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電的電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件，本設(shè)計(jì)采用有源嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 10 -蜂鳴器。如圖 8.為蜂鳴器電路圖 8，蜂鳴器電路6.2.6 繼電器模塊 本設(shè)計(jì)中，該模塊主要完成當(dāng)設(shè)備中電流達(dá)到所設(shè)保護(hù)電流時(shí)切斷電源的功能。因 MUC 不能直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以在中間增加了繼電器驅(qū)動(dòng)。如圖 9，為.繼電器原理圖嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 11 -123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:30-May-2014Sheet of File:E:業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)(FM)

16、業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)7.20業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)2.ddbDrawn By:LKJDQD11N4007Q5PNP+5V12XP2XP2R7220 圖 9.繼電器原理圖7.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)STM32F103RBT6 芯片的程序控制，完成采樣，比較，顯示，報(bào)警，保護(hù)等功能，如圖 10.為軟件設(shè)計(jì)的流程嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 12 - 圖 10. 系統(tǒng)程序流程圖8.仿真調(diào)試分析 本設(shè)計(jì)主要先用 multisim 進(jìn)行仿真，進(jìn)行理論研究，根據(jù)設(shè)計(jì)目的，各項(xiàng)仿真數(shù)據(jù)都滿足要求如圖 11，如仿真原理圖嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 13 - 圖 11.運(yùn)放模塊仿真原理圖如圖 12 ，當(dāng)前設(shè)

17、置輸入信號(hào)與輸出信號(hào)幅值比為 1:50 時(shí)，通過(guò)仿真圖像，輸出端幅度剛好為輸出端幅度的一半，滿足放大 100 倍的要求。嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 14 -圖 12. 數(shù)據(jù)仿真圖9.嵌入式學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)心得 首先，要明確為什么要學(xué)習(xí)以 MCU 為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù)。針對(duì)讀者不同的學(xué)習(xí)目的，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的方法和側(cè)重點(diǎn)略有不同。MCU 具有廣泛的應(yīng)用范圍外，對(duì)于計(jì)算機(jī)、電子類、機(jī)電類等專業(yè)的工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，即使暫時(shí)沒有從事 MCU 的應(yīng)用的開發(fā)，學(xué)習(xí) MCU 也有很重要的意義。因?yàn)?，MCU 作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)種類，麻雀雖小，五臟俱全，學(xué)習(xí) MCU 可以更加理解微機(jī)原理，更加清楚計(jì)算機(jī)的

18、脈絡(luò)。同時(shí)，目前嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法與一般的軟件開發(fā)方法已經(jīng)融合，嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 15 -開發(fā)平臺(tái)也極為相似。對(duì)于在校學(xué)生，學(xué)習(xí)嵌入式應(yīng)用技術(shù)，主要以書本知識(shí)為主，理解嵌入式系統(tǒng)的原理和基本編程方式，為將來(lái)的學(xué)習(xí)和發(fā)展打好基礎(chǔ)。對(duì)于將要投身嵌入式行業(yè)的技術(shù)人員而言，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的方法和側(cè)重點(diǎn)不同于在校的學(xué)生。不但學(xué)習(xí)過(guò)程中所需要的背景知識(shí)（包括數(shù)字電路、匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)、軟件工程，甚至機(jī)械自動(dòng)化）不可或缺，而且更要養(yǎng)成良好的做事規(guī)范和方法。學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)主要放在較復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)上，對(duì)于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（包括 C/OS-、SmallRTOS、CLinux 等）

19、在應(yīng)用的基礎(chǔ)上，有一定深度的理解。但是，對(duì)于只分析實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)或進(jìn)行短期培訓(xùn)性的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，不扎實(shí)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與軟件及硬件實(shí)踐，是不可能學(xué)好嵌入式系統(tǒng)的。其次，學(xué)習(xí)以 MCU 為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù)，要選擇入門的機(jī)型。MCU 種類繁多，應(yīng)用于各行各業(yè)，在應(yīng)用中需要設(shè)計(jì)者對(duì)各種 MCU 都有所了解，以便確定最佳的性能價(jià)格比。但是不可能也沒有必要同時(shí)學(xué)習(xí)各種型號(hào) MCU 的軟硬件知識(shí)，通常的方法是學(xué)習(xí)一種典型的 MCU 系列，達(dá)到實(shí)用程度，在應(yīng)用中首先選擇使用該系列。如果確實(shí)要用其它系列MCU 時(shí)，只需將兩種系列的不同點(diǎn)進(jìn)行分析、對(duì)比，即可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到可以應(yīng)用的程度。對(duì)于初學(xué)

20、者，選擇入門的 MCU 系列，一定要選擇在國(guó)際上比較流行，系列比較齊全，在若干年內(nèi)不會(huì)被淘汰，且抗干擾性強(qiáng)、性能價(jià)格比較高的產(chǎn)品。選擇意法半導(dǎo)體公司的 Cortex-M3系列內(nèi)核的 MCU 具有這些特點(diǎn)。第三，MCU 指令系統(tǒng)不大，特別是關(guān)鍵字不多，學(xué)習(xí)時(shí)，在了解基本性能的前提下，可先把關(guān)鍵字及其含義記住，這樣，在以后的學(xué)習(xí)中可起到事半功倍的效果。這一點(diǎn)需強(qiáng)調(diào)一下，花上幾個(gè)單元時(shí)間記住主要關(guān)鍵字，對(duì)于入門學(xué)習(xí)很重要，沒有必要的記憶，任何知識(shí)也無(wú)法學(xué)習(xí)。本書采用匯編語(yǔ)言與 C 語(yǔ)言并行學(xué)習(xí)的方法，可以通過(guò)實(shí)例對(duì)比學(xué)習(xí)。所提供的例子均通過(guò)測(cè)試，可以作為對(duì)比學(xué)習(xí)用例。也可以應(yīng)用到實(shí)際開發(fā)系統(tǒng)中。第四

21、，學(xué)習(xí)以 MCU 為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù)，一定要勤于實(shí)踐。必須通過(guò)實(shí)踐，理解 MCU原理，掌握基本的編程規(guī)范與方法，才能學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)。因此，一定要?jiǎng)?chuàng)造條件進(jìn)行實(shí)踐，這是學(xué)好 MCU 極為關(guān)鍵的一環(huán)。特別是注意軟件與硬件相結(jié)合的實(shí)踐。MCU 程序要固化，進(jìn)入硬件才能執(zhí)行，而且通過(guò) MCU 的輸入輸出以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)反映出來(lái)，這就涉及到硬件系統(tǒng)的構(gòu)成，因此學(xué)習(xí) MCU 與單純開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件不同，必須了解 MCU 系統(tǒng)的構(gòu)成。同時(shí)，通過(guò)軟件“打通”硬件，觀察硬件響應(yīng)現(xiàn)象，體會(huì)軟件功能。一般 8 位機(jī)的硬件評(píng)估系統(tǒng)只有幾百元，特別是好的硬件評(píng)估系統(tǒng)都提供自我實(shí)踐硬件接口，購(gòu)買嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中

22、的應(yīng)用研究- 16 -硬件評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐是一種好方法。第五，學(xué)習(xí)以 MCU 為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù)，必須與輸入輸出接口的學(xué)習(xí)連在一起。MCU系統(tǒng)離不開各種輸入輸出接口，學(xué)習(xí) MCU，就必須學(xué)習(xí)各種接口的原理，通過(guò)接口的輸入輸出體現(xiàn) MCU 程序的功能。第六，MCU 的發(fā)展已經(jīng)逐步走向成熟期，各種新技術(shù)的使用，進(jìn)一步提高了 MCU 的性能價(jià)格比。技術(shù)進(jìn)步不可避免的帶動(dòng)了學(xué)習(xí)方法的更新。學(xué)習(xí)以 MCU 為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù)，也要與時(shí)俱進(jìn)，不斷改造自己的學(xué)習(xí)方式，保持與嵌入式應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的同步。例如：以前的嵌入式系統(tǒng)代碼量小，對(duì)于硬件的依賴性大，可移植性也就相對(duì)較差，規(guī)范的重要性基本無(wú)從體

23、現(xiàn)。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，MCU 的集成度越來(lái)越高。前幾年還處于實(shí)驗(yàn)階段的 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)，目前已廣泛使用。MCU 性能的提高使得開發(fā)人員不得不更重視規(guī)范的價(jià)值和作用。如今的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，不按照規(guī)范進(jìn)行，簡(jiǎn)直寸步難行。第七，由于嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)巨大，潛力無(wú)限，全球的生產(chǎn)商都非?？春眠@一領(lǐng)域，紛紛投入了大量的人力物力；而圍繞嵌入式系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)正成為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展最活躍的方向之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的書籍如雨后春筍般涌現(xiàn)。選擇好的書籍已成為大多數(shù)初學(xué)者的當(dāng)務(wù)之急。首先，讀者不要盲目跟風(fēng)，要選擇適合自己真正需要的書籍。其次，讀者可以通過(guò)閱讀一些書中內(nèi)容判斷該書是否值得購(gòu)買

24、。因?yàn)楹玫臅畬?duì)于問題的闡述一定是清楚明了的；對(duì)問題的解決一定是細(xì)致透徹的。對(duì)于當(dāng)前非常火熱的各種嵌入式培訓(xùn)形式，讀者不要盲目跟風(fēng)，要充分和慎重的考慮自己學(xué)習(xí)嵌入式的目標(biāo)和計(jì)劃。只有從底層抓起，一點(diǎn)一滴打好基礎(chǔ)，才能學(xué)好嵌入式技術(shù)。10.總 結(jié)在嵌入式學(xué)習(xí)及這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，的確收獲了很多，在設(shè)計(jì)之初，就在課本和互聯(lián)網(wǎng)上查閱和學(xué)習(xí)了相關(guān)知識(shí)，同時(shí)這次設(shè)計(jì)也是一次將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)歷，再一次加深了對(duì)嵌入式技術(shù)的理解，并且提高了對(duì)該技術(shù)的興趣。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有些理論知識(shí)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)有些問題，如在設(shè)計(jì) 100 倍運(yùn)放的過(guò)程中，在仿真軟件上增大電源電壓，放大倍數(shù)不受影響，但實(shí)際上

25、在板子做出來(lái)后，增大電源電壓，放大倍數(shù)會(huì)受到影響，這就是在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問題之一。從最初構(gòu)想設(shè)計(jì)思路，到畫原理圖，制板子，焊接器件，調(diào)試，這是一個(gè)痛苦但快樂的過(guò)程，因?yàn)槊拷鉀Q一個(gè)問題，都會(huì)有一種成就感。嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 17 -最后，感謝 XXX 老師的認(rèn)真指導(dǎo)以及 XX 老師，XX 老師和實(shí)驗(yàn)室同學(xué)的幫助，我相信隨著知識(shí)的積累和經(jīng)驗(yàn)的豐富，在不久的將來(lái)一定能拿出更好的設(shè)計(jì)。嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 18 -11.參考文獻(xiàn) 1JEAN J.LABROSSE 著.邵貝貝譯. uC/OS-源碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)M.北京：中國(guó)電力出版社.20012夏靖波.

26、嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)M.西安西安電子科技大學(xué)出版社 20063田澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用M北京北京航空航天大學(xué)出版社 20054嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)試驗(yàn)指導(dǎo)M北京博創(chuàng)科技有限公司 2005.5 模擬電子技術(shù) 康華光 高等教育出版社6STM32 庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南 劉良火 楊森 機(jī)械工業(yè)出版社嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 19 -附錄：I：實(shí)物圖片II：關(guān)鍵程序代碼關(guān)鍵代碼 1：#include stm32f10 x.h#include /數(shù)學(xué)公式#include delay.h /延時(shí)函數(shù)#include LCD_HX8352A.h /TFT 驅(qū)動(dòng)#include sys.h#inc

27、lude LED.h/LED 驅(qū)動(dòng)#include KEY.h/按鍵驅(qū)動(dòng)#include touch.h /觸屏驅(qū)動(dòng)#include SPI.h#include ADC.h嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 20 -#include boot.h/extern _IO uint16_t ADC_ConvertedValue; /以表示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量和函數(shù)時(shí)在其他模塊中尋找其定義/*函數(shù): void RCC_Configuration(void)功能: 復(fù)位和時(shí)鐘控制 配置參數(shù): 無(wú)返回: 無(wú)*/void RCC_Configuration(void)

28、ErrorStatus HSEStartUpStatus; /定義外部高速晶體啟動(dòng)狀態(tài)枚舉變量 RCC_DeInit(); /復(fù)位 RCC 外部設(shè)備寄存器到默認(rèn)值 RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); /打開外部高速晶振 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); /等待外部高速時(shí)鐘準(zhǔn)備好 if(HSEStartUpStatus = SUCCESS) /外部高速時(shí)鐘已經(jīng)準(zhǔn)別好 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); /開啟 FLASH 預(yù)讀緩沖功能，加速 FLASH

29、的讀取。所有程序中必須的用法.位置：RCC 初始化子函數(shù)里面，時(shí)鐘起振之后 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); /flash 操作的延時(shí) RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); /配置 AHB(HCLK)時(shí)鐘等于=SYSCLK RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); /配置 APB2(PCLK2)鐘=AHB 時(shí)鐘 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); /配置 APB1(PCLK1)鐘=AHB1/2 時(shí)鐘 RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC

30、_PLLMul_9); /配置 PLL 時(shí)鐘 = 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 21 -外部高速晶體時(shí)鐘 * 9 = 72MHz RCC_PLLCmd(ENABLE); /使能 PLL 時(shí)鐘 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET); /等待 PLL 時(shí)鐘就緒 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); /配置系統(tǒng)時(shí)鐘 = PLL 時(shí)鐘 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0 x08); /檢查 PLL 時(shí)鐘是否作為系統(tǒng)時(shí)鐘 /*中斷配置函數(shù)*/ void E

31、XTI_Configuration(void) EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; /定義枚舉變量 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); /使能功能復(fù)用 IO時(shí)鐘 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7 /*| EXTI_Line0*/); /清除 EXTI 線路掛起位 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; /設(shè)置 EXTI 線路為中斷請(qǐng)求 EXTI_InitStructure.EXTI_Trig

32、ger = EXTI_Trigger_Falling; /設(shè)置輸入線路下降沿為中斷請(qǐng)求 EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line7/* | EXTI_Line0*/; /外部中斷線 7 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; /使能中斷 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource7 /*| EXTI_Line0*/); /選擇 GPIO B7 B0 作為中斷引腳嵌入式系統(tǒng)

33、在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 22 -/*中斷優(yōu)先級(jí)配置*/void NVIC_Configuration(void)NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /定義枚舉變量NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); /搶占式優(yōu)先級(jí)別設(shè)置為無(wú)搶占優(yōu)先級(jí)NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn; /指定中斷源NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; /指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別 1NVIC_InitStru

34、cture.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; /使能外部中斷通道NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*中斷入口函數(shù)*/void EXTI9_5_IRQHandler(void) if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line7) != RESET) /檢查指定的 EXTI 線路觸發(fā)請(qǐng)求發(fā)生與否 /添加中斷處理程序 LCD_Clear(0 xfff0 ); /刷屏LCD_ShowString(0,0,0 xfff0,0 xf800,Group Member:,Font1624);嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 23

35、-/顯示字符串函數(shù) LCD_ShowString(0,LCD_Y-Fone_Y,0 xfff0,0 xf800,Liu jia,Font1624);TP_Read_XY(&tp_dev.x,&tp_dev.y);/讀一次值，初始化/while (TP_PEN);/等待有觸摸操作EXTI_ClearFlag(EXTI_Line7);/清除中斷標(biāo)志（必須）EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);/清除中斷等待/*函數(shù): int main(void)功能: main 主函數(shù)參數(shù): 無(wú)返回: 無(wú)*/int main(void)/u16 x,y,x1,y1;

36、RCC_Configuration(); /系統(tǒng)初始化EXTI_Configuration();/ 中斷配置函數(shù)NVIC_Configuration();/中斷優(yōu)先級(jí)配置delay_init(72); /延時(shí)函數(shù)初始化SPII_Init(); /SPI 初始化LED_Init(); /LED 初始化KEY_Init(); /按鍵初始化LCD_Init(); /LCD 初始化Adc_Init();/ADC 初始化TP_Init(); /觸屏初始化LCD_Clear(YELLOW); / 刷屏函數(shù) LCD_Clear(填充色)嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 24 -LCD_ShowStri

37、ng(0,0,YELLOW,RED ,Group Member:,Font1624);/顯示字符串函數(shù) LCD_ShowString(0,LCD_Y-Fone_Y*3-1,YELLOW,BLACK ,Name:,Font1624);LCD_ShowString(Fone_X*5,LCD_Y-Fone_Y*3-1,YELLOW,RED ,Liu jia,Font1624);LCD_ShowString(0,LCD_Y-Fone_Y*2,YELLOW,BLACK ,NO:,Font1624);LCD_ShowNum(Fone_X*3,LCD_Y-Fone_Y*2,YELLOW,RED,8,1115

38、0129,Font1624);LCD_area_Clear(0,LCD_Y-Fone_Y*3-3,LCD_X,LCD_Y-Fone_Y*3-2,GRAY);LCD_area_Clear(0,LCD_Y-Fone_Y+3,LCD_X,LCD_Y-Fone_Y+4,GRAY);Boot_ShowString(0,Fone_Y+1+33*1,YELLOW,RED,ABCDEF);/ 當(dāng)前電流值：Boot_ShowString(0,Fone_Y+1+33*2,YELLOW,RED,GHCDEF);/ 報(bào)警電流值：Boot_ShowString(0,Fone_Y+1+33*3,YELLOW,RED,IJ

39、CDEF); / 動(dòng)作電流值：Boot_ShowString(LCD_X-35,Fone_Y+1+33*1,YELLOW,RED,N);/ ABoot_ShowString(LCD_X-35,Fone_Y+1+33*2,YELLOW,RED,N);/ ABoot_ShowString(LCD_X-35,Fone_Y+1+33*3,YELLOW,RED,N); / ABoot_ShowString(16,Fone_Y+1+33*5,YELLOW,RED,ABKL); / 當(dāng)前模式Boot_ShowString(40,Fone_Y+1+33*6,YELLOW,RED,PO); / DCBoot_S

40、howString(LCD_X-40-嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 25 -64,Fone_Y+1+33*6,RED,YELLOW,NO); / ACLCD_area_Clear(LCD_X-40-64,Fone_Y+1+33*6,LCD_X-40-64+15,Fone_Y+1+33*6+33,YELLOW );LCD_ShowNum(170,Fone_Y+9+33*1,YELLOW,BLACK,3,1,Font1624);LCD_ShowNum(170,Fone_Y+9+33*2,YELLOW,BLACK,3,350,Font1624);LCD_ShowNum(170,Fone_Y

41、+9+33*3,YELLOW,BLACK,3,400,Font1624);LCD_area_Clear(170+Fone_X-3,Fone_Y*2+4+33*1,170+Fone_X-2,Fone_Y*2+5+33*1,BLACK );LCD_area_Clear(170+Fone_X-3,Fone_Y*2+4+33*2,170+Fone_X-2,Fone_Y*2+5+33*2,BLACK );LCD_area_Clear(170+Fone_X-3,Fone_Y*2+4+33*3,170+Fone_X-2,Fone_Y*2+5+33*3,BLACK );/*以下為源代碼語(yǔ)句*/ while(1

42、) /修改主函數(shù)，應(yīng)加入之前是否按下判斷*待完成ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);/使能指定的ADC1 的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)功能 while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC );/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束x= ADC_GetConversionValue(ADC1);/返回最近一次 ADC1 規(guī)則組的轉(zhuǎn)換結(jié)果x=x/18;/LCD_ShowNum(0,Fone_Y+1,0 xfff0,0 xf800,3,x,Font1624);ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);/使能指定的嵌入式系

43、統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 26 -ADC1 的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)功能while(!ADC_GetFlagStatus(ADC2, ADC_FLAG_EOC );/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束y= ADC_GetConversionValue(ADC2);/返回最近一次 ADC1 規(guī)則組的轉(zhuǎn)換結(jié)果y=y/18;/LCD_ShowNum(0,(Fone_Y+1)*2,0 xfff0,0 xf800,3,y,Font1624); LCD_area_Clear(x1,y1+30,x1+5,y1+35,YELLOW);LCD_area_Clear(x,y+30,x+5,y+35,RED );x1=x;y1=y;dela

44、y_ms(20);關(guān)鍵代碼 2：#include adc.h#include delay.h#include stm32f10 x.h:/#define ADC1_DR_Address (u32)0 x40012400+0 x4c)/ADC 地址/_IO uint16_t ADC_ConvertedValue;/ 告訴編譯器不要去優(yōu)化這個(gè)變量，要用時(shí)回到相應(yīng)的內(nèi)存中去找 /初始化 ADC void Adc_Init(void) ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/PC0 PC2 作為模擬

45、通道輸入引腳 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 27 -RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0,GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;/模擬輸入引腳GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); /設(shè)置 ADC 分頻因子6 72M/6=12,ADC 最大時(shí)間不能超

46、過(guò) 14M/ADC1 配置RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); /使能 ADC1 通道時(shí)鐘ADC_DeInit(ADC1); /復(fù)位 ADC1,將外設(shè) ADC1 的全部寄存器重設(shè)為缺省值A(chǔ)DC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;/ADC 工作模式:ADC 工作在獨(dú)立模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;/模數(shù)轉(zhuǎn)換工作在單通道模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =

47、DISABLE ;/模數(shù)轉(zhuǎn)換工作在單次轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;/轉(zhuǎn)換由軟件而不是外部觸發(fā)啟動(dòng)ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;/ADC 數(shù)據(jù)右對(duì)齊ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;/要轉(zhuǎn)換的通道數(shù)目 1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);/根據(jù) ADC_InitStruct 中指定的參數(shù)初始化外設(shè) ADCx 的寄存器 /

48、設(shè)置指定 ADC 的規(guī)則組通道，設(shè)置它們的轉(zhuǎn)化順序和采樣時(shí)間ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_12 , 1, 嵌入式系統(tǒng)在電流保護(hù)裝置中的應(yīng)用研究- 28 -ADC_SampleTime_239Cycles5 ); /ADC1,ADC 通道,采樣時(shí)間為 239.5 周期PC2ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); /使能指定的 ADCADC_ResetCalibration(ADC1); / 重置指定的 ADC 的校準(zhǔn)寄存器 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1); /等待復(fù)位校準(zhǔn)結(jié)束ADC_StartCalibration(ADC1); /開啟 AD 校準(zhǔn)while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1); /