Proteus實例教程課件-第6章

1、 Proteus實例教程實例教程清華大學出版社清華大學出版社第第6章章基于基于ARM和和AVR單片機單片機的控制系統(tǒng)設計實例的控制系統(tǒng)設計實例6.1 LPC 2124微處理器入門知識微處理器入門知識6.2 基于基于LPC 2124的流水燈設計的流水燈設計 6.3 LPC 2124的串口通信的串口通信 6.4 基于基于LPC 2124的的A/D設計設計 6.5 基于基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示 6.6 AVR單片機的單片機的SPI接口擴展并行輸出接口擴展并行輸出 6.7 基于基于AVR單片機的數(shù)字電壓表單片機的數(shù)字電壓表 6.8 基于基于AVR的頻率計設計的頻率計設計

2、ARM處理器是Acorn計算機有限公司面向低預算市場設計的一款RISC微處理器，更早被稱作Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設計，但也配備16位指令集。一般來講比等價32位代碼節(jié)省達35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。微軟公司2011年宣布，下一版Windows將正式支持ARM處理器。這是計算機工業(yè)ARM處理器發(fā)展歷史上的一件大事，標志著x86處理器的主導地位發(fā)生動搖。ARM成為主流，將指日可待，作為當代電子研發(fā)工程師，掌握ARM的使用是必然趨勢。AVR單片機是由Atmel公司挪威設計中心利用Atmel公司的Flash新技術，共同研發(fā)出具有RISC精簡指令集的高速

3、單片機，簡稱AVR。相對于出現(xiàn)較早也較為成熟的51系列單片機，AVR系列單片機片內(nèi)資源更為豐富，接口也更為強大，同時由于其價格低等優(yōu)勢，在很多場合可以替代51系列單片機。6.1 LPC 2124微處理器入門知識微處理器入門知識6.1.1 LPC 2124的特點的特點lLPC 2114/2124是一個基于32位ARM7 TDMI-S的CPU，它具有實時仿真和嵌入式跟蹤支持功能，配置128/256 KB的嵌入高速Flash存儲器，128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，使32位代碼能夠工作在最大時鐘頻率上。對代碼規(guī)模有嚴格要求的應用程序，可使用16位Thumb模式在最小的性能損失情況下將代碼規(guī)模

4、降低30%以上。6.1 LPC 2124微處理器入門知識lLPC 2124擁有緊湊的64引腳封裝，低功耗，多個32位定時器，4路10位ADC，6路PWM通道和46個快速GPIO線，多達9個外部中斷引腳，這些特點使其特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、銷售點的訪問和控制。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合通信網(wǎng)關、協(xié)議轉換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器，以及許多其他一般用途的應用。lLPC 2124與原來的設備相比擁有快速GPIO端口，不管要讀的端口引腳是什么狀態(tài)，在任何時候，均可支持端口引腳切換到3.5倍的速度。 lUART 0/1包括波特率發(fā)生器、自適應波特率能力和握手同步可完全在硬件中實現(xiàn)

5、流量控制。緩沖SSP串行控制器，支持4線SSI、SPI和Microwire格式。6.1 LPC 2124微處理器入門知識l32位ARM7 TDMI-S微控制器，超小LQFP64封裝。l16 KB片內(nèi)靜態(tài)RAM，128/256 KB片上閃存程序存儲器。l128位寬度接口/加速器，可實現(xiàn)高達60 MHz工作頻率。lFlash編程時間為1ms，每行512 B，單扇區(qū)或整片擦除時間為400 ms。lEmbedded ICE-RT接口支持斷點和觀察點。片內(nèi)Real Monitor軟件對前臺任務進行調(diào)試時，中斷服務程序可以繼續(xù)執(zhí)行。l嵌入式跟蹤宏單元(ETM)支持非侵入式的高速實時跟蹤指令的執(zhí)行。l四通道

6、10位ADC，轉換時間低至2.44s。6.1 LPC 2124微處理器入門知識l2個32位定時器(帶4路捕獲和4路比較通道)，PWM單元(6路輸出)，實時時鐘(RTC)和看門狗。l多個串行接口，包括2個UART(16C550)，高速I2C線(400KB/s)和2個SPI接口。最大為60MHz的CPU時鐘，可編程片上鎖相環(huán)，循環(huán)與沉淀時間為100s；向量中斷控制器，可配置優(yōu)先級和向量地址。l5V寬容的通用I/O引腳，多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。l片上的晶振為1MHz30MHz晶體振蕩器。l兩種低功耗模式：空閑模式和掉電模式。通過外部中斷，將處理器從掉電模式喚醒，單獨使能/禁止外設功能來

7、優(yōu)化功耗。6.1.2 LPC 2124的功能配置的功能配置LPC 2124的引腳如圖6-1所示，為了節(jié)省空間和提高效率，很多引腳擁有一個以上的功能，而為了使用某引腳的某一項功能，則可通過軟件設置寄存器的方法來實現(xiàn)。 XTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/P

8、WM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.

9、27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/

10、EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21246.1 LPC 2124微處理器入門知識圖6-1 LPC2124的引腳圖1. LPC 2124 GPIO配置 LPC 2124具有多達48個通用I/O口(GPIO)，當管腳選擇GPIO功能時，有3個寄存器(IOSET、IOCLR和IOPIN)用于控制 GPIO的使用。IOSET用于將GPIO口置1，而IOCLR則用于將GPIO口清0，IOPIN則反映當前I/O口

11、的狀態(tài)，讀回IOSET則反映當前I/O口的設定狀態(tài)。 特性：l單個位的方向控制； l單獨控制輸出的置位和清零； l所有I/O口在復位后默認為輸入。6.1 LPC 2124微處理器入門知識6.1 LPC 2124微處理器入門知識圖6-2 LPC2124的物理連接示意圖 物理連接：l GPIO驅動LED，如圖6-2(a)所示，R為限流電阻；l GPIO用于按鍵輸入，如圖6-2(b)所示，R為上拉電阻。 (a) GPIO驅動LED (b) GPIO用于按鍵輸入 如果把P0口設置為輸出，則可以使用如下語句：IO0DIR = 0 xFF; 寄存器IO0DIR用來定義P0口的方向是輸出還是輸入，如：IO0

12、DIR = 0 xFF(1111 1111)指定P0.0P0.7為輸出，IO0DIR =0 x0F(0000 1111)指定P0.0P0.3為輸出，而P0.4P0.7為輸入。然后設置GPIO狀態(tài)：IO0CLR = 0 xFF;IO0SET = 0 xFF;IO0CLR寄存器負責將P0口置零，IO0CLR = 0 xFF (11111111)，設定P0.0到P0.7全部是低電平；IO0SET寄存器負責將P0口置1，IO0SET = 0 xFF，設定P0口為全部高電平。 6.1 LPC 2124微處理器入門知識2. LPC 2124 串口配置 LPC 2124具有兩個符合工業(yè)標準的異步串行口UAR

13、T0和UART1。兩者除了外設及地址以外，其他都相同，因而在這里統(tǒng)一進行描述。它們具有以下特性：l單個位的方向控制16字節(jié)收發(fā)FIFO ； l接收器FIFO觸發(fā)點可為1、4、8和14字節(jié)； l內(nèi)置波特率發(fā)生器。6.1 LPC 2124微處理器入門知識6.1 LPC 2124微處理器入門知識當進行如下設置時，對P0.0、P0.1選擇UART0功能： lPINSEL0 = 0 x00000005; / 可能影響其它管腳連接 lPINSEL0 = (PINSEL0 & (0 x0F) | 0 x05; / 不影響其它管腳連接 管 腳 名 稱UART管腳功 能 描 述說 明P0.0TxD0串行輸出串行

14、發(fā)送數(shù)據(jù)P0.1RxD0串行輸入串行接收數(shù)據(jù)P0.8TxD1串行輸出串行發(fā)送數(shù)據(jù)P0.9RxD1串行輸入串行接收數(shù)據(jù)表6-1 UART管腳描述6.1 LPC 2124微處理器入門知識當進行如下設置時，對P0.8、P0.9選擇UART0功能： lPINSEL0 = 0 x05 16; / 可能影響其它管腳連接 lPINSEL0 = ( PINSEL0 & (0 x0F 16) ) | (0 x05 16); / 不影響其他管腳連接管 腳 名 稱UART管腳功 能 描 述說 明P0.0TxD0串行輸出串行發(fā)送數(shù)據(jù)P0.1RxD0串行輸入串行接收數(shù)據(jù)P0.8TxD1串行輸出串行發(fā)送數(shù)據(jù)P0.9RxD

15、1串行輸入串行接收數(shù)據(jù)表6-1 UART管腳描述6.1 LPC 2124微處理器入門知識基本操作：LPC 2124的兩個串口具有完全相同的寄存器，只是物理地址不一樣，其中，寄存器UxRBR與UxTHR是同一地址，但物理上是分開的，讀操作時為UxRBR，而寫操作時為UxTHR；寄存器UxDLL與UxRBR/UxTHR、UxDLM與UxTER具有相同的地址。如果要訪問UxDLM、UxDLL，除數(shù)據(jù)訪問位DLAB必須為1；若要訪問UxRBR/UxTHR、UxTER，則除數(shù)據(jù)訪問位DLAB必須為0。UxDLM和UxDLL寄存器是波特率發(fā)生器的除數(shù)據(jù)鎖存寄存器，用于設置合適的串口波特率； 6.1 LPC

16、 2124微處理器入門知識UxRBR為數(shù)據(jù)接收緩沖，用于讀取接收到的數(shù)據(jù)。若FIFO使能，串口接收到的數(shù)據(jù)會壓入FIFO緩沖；UxTHR為發(fā)送保存，向此寄存器寫入數(shù)據(jù)時，將會引起串口數(shù)據(jù)發(fā)送，若FIFO使能，數(shù)據(jù)將會壓入FIFO緩沖。通過線控制寄存器LCR設置串口的工作模式，而FCR則用于FIFO的使能或者復位操作；當接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，會產(chǎn)生相應的狀態(tài)標志位(LSR)；通過對IER進行設置，可實現(xiàn)串口的發(fā)送、接收、出錯中斷等。6.1 LPC 2124微處理器入門知識 注意：注意： IER中的位0為接收中斷使能，位1為發(fā)送中斷使能，位2為線狀態(tài)中斷使能(通訊出錯中斷使能)。若不使能相應的中

17、斷，對應的中斷不會產(chǎn)生，此時可以通過LSR讀取串口的狀態(tài)，判斷串口操作是否完成或是否成功。 UART的基本操作方法如下： l 設置I/O連接到UARTx； l 設置串口波特率(UxDLM、UxDLL)； l 設置串口工作模式(UxLCR、UxFCR)； l 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)(UxTHR、UxRBR)； l 檢查串口狀態(tài)字(UxLSR)或者等待串口中斷(UxIIR)。6.1 LPC 2124微處理器入門知識使用示例：(1) 串口初始化。 #define UART_BPS 115200 / 串口通信波特率 U0LCR = 0 x83; / DLAB=1，允許設置波特率 Fdiv = (Fpclk /

18、 16) / UART_BPS; /設置波特率 U0DLM = Fdiv / 256; U0DLL = Fdiv % 256; U0LCR = 0 x03; / DLAB=0，禁止訪問除數(shù)鎖存器 6.1 LPC 2124微處理器入門知識(2) 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)。 U0THR = data; / data為要發(fā)送的數(shù)據(jù) while (U0LSR & 0 x40) = 0); / 等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢 (3) 從串口接收數(shù)據(jù)(查詢方式)。while (U0LSR & 0 x01) = 0); / 等待有效數(shù)據(jù) rcv_dat = U0RBR; / 讀取數(shù)據(jù)6.1 LPC 2124微處理器入門知識圖6-3

19、 UART與其它控制器進行數(shù)據(jù)交換的物理連接示意圖物理連接：l 使用UART與其它控制器進行數(shù)據(jù)交換時，其連接如圖6-3(a)所示；l 使用UART與PC機通訊，由于PC機串口是RS232電平，所以連接時需要使用RS232轉換器，如圖6-3(b)所示。 (a) GPIO驅動LED (b) GPIO用于按鍵輸入 6.1.3 LPC 2124 A/D轉換配置轉換配置A/D轉換器(ADC，A/D Converters)的基本時鐘由VPB時鐘提供。每個轉換器包含一個可編程分頻器，可將時鐘調(diào)整至逐步逼近轉換所需的4.5MHz(最大)。完全滿足精度要求的轉換需要11個轉換時鐘。LPC2124 具有1個10

20、位8路A/D轉換器。啟動A/D轉換的方式非常靈活，既可以單路軟件啟動，也可以設置為 Burst模式對某幾路信號逐個循環(huán)采樣。與其它LPC2000 系列微控制器相比，LPC2124增加了獨立的基準電壓源引腳，這對提高轉換精度很有利。 6.1 LPC 2124微處理器入門知識LPC2124 具有1個10位8路A/D轉換器。 A/D轉換器具有以下特性：l 1個10位逐次逼近式模數(shù)轉換器； l 8個管腳復用為輸入腳； l 掉電模式； l 測量范圍：03V； l 10位轉換時間2.44s； l 一個或多個輸入的Burst轉換模式； l 可選擇由輸入跳變或定時器匹配信號觸發(fā)轉換。6.1 LPC 2124微

21、處理器入門知識ADC管腳描述如表6-2所示。6.1 LPC 2124微處理器入門知識表6-2 ADC 管腳描述管 腳 名 稱類 型管 腳 描 述Ain7:0AD0.0-P0.27AD0.1-P0.28AD0.2-P0.29AD0.3-P0.30AD0.4-P0.25AD0.5-P0.26AD0.6-P0.4AD0.7-P0.5輸入 模擬輸入，A/D轉換器單元測量輸入信號的電壓。注意，這些模擬輸入通常連接到管腳上，即使管腳復用寄存器將它們設定為端口管腳。通過將這些管腳驅動成端口輸出來實現(xiàn)A/D轉換器的簡單自測。 注：當使用A/D轉換器時，模擬輸入管腳的信號電平在任何時候都不能大于V3A，否則，讀

22、出的A/D值無效。如果在應用中未使用A/D轉換器，則A/D輸入管腳用作可承受5V電壓的數(shù)字I/O口Vref參考電壓 參考電壓。該管腳連接到A/D轉換器的Vref信號V3A，VSSA電源 模擬電源和地。它們分別與標稱為V3和VSSD的電壓相同，但為了降低噪聲和出錯幾率，兩者應當隔離管腳連接設置： 若需要使用A/D轉換功能，需要進行正確的管腳連接設置。例如，當進行如下設置時，對P0.30選擇AD0.3功能： l PINSEL1 = 0 x01 28; / 可能影響其它管腳功能 l PINSEL1 = (PINSEL1 & (0 x03 28) | (0 x01 28); / 不會影響其它管腳功能6

23、.1 LPC 2124微處理器入門知識基本操作： (1) 硬件觸發(fā)轉換。 如果ADCR的Burst位為0且START字段的值包含在010111之內(nèi)，當所選管腳(P0.16或 P0.22)或定時器匹配信號(MAT0.1、MAT0.3、MAT1.0 或者 MAT1.1)發(fā)生跳變時，A/D轉換器啟動一次轉換。也可選擇在4個匹配信號中任何一個的指定邊沿轉換，或者在兩個捕獲/匹配管腳中任何一個的指定邊沿轉換。將所選端口的管腳狀態(tài)或所選的匹配信號與ADCR位27相異或所得的結果用作邊沿檢測邏輯。 6.1 LPC 2124微處理器入門知識(2) 時鐘產(chǎn)生。 時鐘分頻器(通過它可以得到4.5MHz的轉換時鐘)

24、在A/D轉換器空閑時保持復位狀態(tài)，在ADCR的START字段被寫入01(立即啟動轉換)或所選邊沿出現(xiàn)在選擇的信號上時可立刻啟動采樣時鐘。這個特性可以節(jié)省功率，尤其適用于A/D轉換器很少使用的場合。(3) 中斷。 當 DONE 位為1時，AD轉換模塊向向量中斷控制器(VIC)發(fā)出中斷請求，如果VIC中VICIntEnable的Bit8(A/D轉換中斷使能位)使能，則會產(chǎn)生中斷。讀取ADDR將清零DONE位。6.1 LPC 2124微處理器入門知識6.1.4 LPC 2124 的軟件編寫的軟件編寫選擇使用Keil C軟件對LPC 2124進行軟件開發(fā)。CPU從main()函數(shù)開始執(zhí)行程序，例如：寫

25、幾行代碼來命令LPC 2124的GPIO，代碼如下： main (void) IO0DIR = 0 x0000FF; /寄存器配置/P0.0P0.7定義為輸出while(1)； 6.1 LPC 2124微處理器入門知識理論上這樣就可以了，但是注意Keil C是C編譯器，不是Keil ARM，它能夠認識void、unsigned這樣的關鍵詞，但不認識IO0DIR，怎么辦呢？這樣來理解，IO0DIR是寄存器名，實際上CPU是按地址來尋找數(shù)據(jù)的，每個寄存器也都有自己的地址，這是一定的。那么IO0DIR的地址是什么呢？是0 xE0028008。只是個32位的二進制數(shù)，地址在生產(chǎn)時決定了。代碼是為了方便

26、閱讀，人為給某些特殊的地址起個名字，如IO0DIR = 0 x0000FF，事實上是執(zhí)行向地址為0 xE0028008的位置寫入數(shù)據(jù)0 x0000FF。為了實現(xiàn)這種方便，人們定義了一種頭文件。6.1 LPC 2124微處理器入門知識在C文件開始處加上該頭文件：#include 這是LPC21xx系列都可以使用的頭文件。其實也可以加入一句：#define IO0DIR (*(volatile unsigned long *) 0 xE0028008) 和頭文件里的一樣，這樣Keil C就認識IO0DIR了，寫代碼時就可以使用IO0DIR來代替長長的地址。6.1 LPC 2124微處理器入門知識但

27、是代碼還是不完美，并沒有告訴Keil C當執(zhí)行完最后一句“IO0DIR = 0 x0000FF”時，要通知CPU做什么。為防止CPU亂來，一般再加一句：while(1)；或者while(1)；就是讓CPU什么也不干。6.1 LPC 2124微處理器入門知識最終的代碼如下： #include main (void) IO0DIR = 0 x0000FF; /寄存器配置/P0.0P0.7定義為輸出while(1)； 6.1 LPC 2124微處理器入門知識6.2 基于基于LPC 2124的流水燈設計的流水燈設計 內(nèi)容：內(nèi)容：使用LPC 2124的P0口控制8個LED燈輪流點亮顯示。訓練目的：訓練目

28、的：學會LPC 2124 GPIO的使用方法。6.2.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Proteus ISIS編輯環(huán)境，按表6-3所列的清單添加元件。 表6-3 元件清單 6.2 基于LPC2124的流水燈設計元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors Packs2. 電路原理圖元件全部添加后，在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-4所示的原理圖連

29、接硬件電路。 6.2 基于LPC2124的流水燈設計圖6-4 Proteus中的電路原理圖3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0

30、.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0

31、.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK

32、56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3V6.2.2 程序設計程序設計本例的程序流程如圖6-5所示。6.2 基于LPC2124的流水燈設計圖6-5 程序流程圖 6.2.3 Proteus調(diào)試與仿真調(diào)試與仿真在Proteus中雙擊LPC 2124，把編譯好的程序虛擬下載到單片機中去，按仿真運行，觀察效果，可以看到條形LED的顯示情況，如圖6-4所示。6.2 基于LPC2124

33、的流水燈設計圖6-4 Proteus中的電路原理圖3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.

34、13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0

35、.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI60P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/T

36、RST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3V6.3 LPC 2124的串口通信的串口通信 內(nèi)容：內(nèi)容：學習LPC 2124的串口使用，單片機通過串口向Proteus 虛擬終端發(fā)送“Hello World”，并通過虛擬終端進行顯示。訓練目的：訓練目的：串口是通信的一種接口，同時對嵌入式開發(fā)過程中的調(diào)試有幫助，通過本例實踐，為后續(xù)的學習打下基礎。 6.3.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Pro

37、teus ISIS編輯環(huán)境，按表6-3所列的清單添加元件。 表6-3 元件清單 6.3 LPC2124 的串口通信元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors Packs然后在Proteus ISIS編輯環(huán)境中，單擊儀器選擇圖標 ，在左側對象拾取器中顯示所有可用儀器名稱，選擇“VERTUAL TERMINAL”虛擬終端，相當于一個模擬的上位機，它可以與CPU進行串行通訊，能夠像顯示屏

38、一樣顯示數(shù)據(jù)和信息。6.3 LPC2124 的串口通信2. 電路原理圖元件全部添加后，在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-6所示的原理圖連接硬件電路。本例為簡化硬件，使用Proteus軟件的虛擬串口進行調(diào)試。如果單片機與RS232接口連接，應當注意電平的轉換。 6.3 LPC2124 的串口通信圖6-6 Proteus中的電路原理圖 3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129

39、P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSE

40、L1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314RST57V1849U1LPC2124RXDRTSTXDCTS6.3.2 程序設計程序設計本例的程序流程如圖6-7所示。6.3 LPC2124 的串口通信圖6-7 程序流程圖 6.3.3 Proteus調(diào)試與仿真調(diào)試與仿真在Proteus中雙擊LPC 2124，編輯屬性，載入Keil編譯生成的.hex文件，運行

41、仿真，自動彈出虛擬終端仿真畫面，顯示出了“Hello World”字樣，如圖6-8所示。 6.3 LPC2124 的串口通信圖6-8 程序仿真結果 6.4 基于基于LPC 2124的的A/D設計設計內(nèi)容：內(nèi)容：學習LPC 2124的A/D轉換功能 。訓練目的：訓練目的：LPC 2124的模數(shù)(A/D)轉換將模擬信號轉換成數(shù)字信息，主要用于模擬信號的數(shù)字化采集，最常見的就是數(shù)碼相機，另外也會常常用到數(shù)字化信號的測量，如電壓、電流、速度的測量等。掌握LPC 2124自帶的模數(shù)轉換功能，會給產(chǎn)品的開發(fā)帶來很大的方便。 6.4.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Proteus

42、ISIS編輯環(huán)境，按表6-4所列的清單添加元件。 表6-4 元件清單 6.4 基于LPC2124的A/D設計元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類LPC2124Microprocessor ICsARM FamilyLED-BARGRAPH-GRNOptoelectronicsBargraph DisplaysRESPACK-8ResistorsResistors PacksPOT-HGResistorsVariable 2. 電路原理圖 在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-9所示的原理圖連接硬件電路。本例中滑動變阻器上的電壓作為模擬輸入量，可以用LED輪流點亮的速度和串口的輸出顯示

43、來觀察模數(shù)轉換的結果。 6.4 基于LPC2124的A/D設計圖6-9 Proteus中的A/D轉換電路原理圖3.3V1.8V3.3VXTAL162XTAL261P0.0/TxD0/PWM119P0.1/RxD0/PWM321P0.2/SCL/CAP0.022P0.3/SDA/MAT0.0/EINT126P0.4/SCK0/CAP0.127P0.5/MISO0/MAT0.129P0.6/MOSI0/CAP0.230P0.7/SSEL0/PWM2/EINT231P0.8/TxD1/PWM433P0.9/RxD1/PWM6/EINT334P0.10/RTS1/CAP1.035P0.11/CTS1/

44、CAP1.137P0.12/DSR1/MAT1.038P0.13/DTR1/MAT1.139P0.14/DCD1/EINT141P0.15/RI1/EINT245P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.246P0.17/CAP1.2/SCK1/MAT1.247P0.18/CAP1.3/MISO153P0.19/MAT1.2/MOSI154P0.20/MAT1.3/SSEL1/EINT355P0.21/PWM5/CAP1.31P0.22/CAP0.0/MAT0.02P0.233P0.245P0.259P0.27/AIN0/CAP0.1/MAT0.111P0.28/AIN1/CAP0.2/

45、MAT0.213P0.29/AIN2/CAP0.3/MAT0.314P0.30/AIN3/EINT3/CAP0.015V323RST57V3A7V1817V18A63VSS6VSSA59VSSA_PLL58P1.16/TRACEPKT016P1.17/TRACEPKT112P1.18/TRACEPKT28P1.19/TRACEPKT34P1.20/TRACESYNC48P1.21/PIPESTAT044P1.22/PIPESTAT140P1.23/PIPESTAT236P1.24/TRACECLK32P1.25/EXTIN028P1.26/RTCK24P1.27/TDO64P1.28/TDI6

46、0P1.29/TCK56P1.30/TMS52P1.31/TRST20V343V351VSS18VSS25VSS42VSS50V1849U1LPC21241234567820191817161514139101211U212345678161514131211109RN12203.3VRV110k3.3VRXDRTSTXDCTS6.4.2 程序設計程序設計本例的程序流程如圖6-10所示。圖6-10(a)為主程序流程圖，圖6-10(b)為延時并執(zhí)行數(shù)據(jù)轉換流程圖。6.4 基于LPC2124的A/D設計 (a) 主程序流程圖 (b)延時并執(zhí)行數(shù)據(jù)轉換流程圖 圖6-10 程序流程圖 6.4.3 Pr

47、oteus調(diào)試與調(diào)試與仿真仿真在Proteus中雙擊LPC 2124，打開屬性設置對話框，載入.hex文件，運行交互仿真，結果如圖6-11所示。調(diào)節(jié)滑動變阻器，使輸入的模擬電壓改變，從而改變LED輪流點亮的速度快慢，可看到模數(shù)轉換的效果。6.4 基于LPC2124的A/D設計圖6-11 程序仿真結果 6.5 基于基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示顯示 內(nèi)容：內(nèi)容：AVR單片機ATMEGA16外接一位LED數(shù)碼管輪流顯示數(shù)字09，間隔1秒。單片機晶振為4MHz。 訓練目的：訓練目的：l掌握AVR單片機驅動LED數(shù)碼管顯示的編程方法 ；掌握AVR單片機定時器中斷的編程方法 。6.5

48、.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Proteus ISIS編輯環(huán)境，按表6-5所列的清單添加元件。 表6-5 元件清單 6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類ATMEGA16Microprocessor ICsAVR Family7SEG-COM-CAT-GRNOptoelectronics7-Segment DisplaysRESResistorsGeneric 2. 電路原理圖 在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-12所示的原理圖連接硬件電路。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖6-12 Proteus中電路

49、原理圖 6.5.2 程序設計程序設計1. 程序流程圖本例的程序流程圖如圖6-13所示，其中圖6-13(a)為主程序，圖6-13(b)為定時器1中斷服務程序。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示(a) 主程序 (b) 中斷服務程序圖6-13 程序流程圖 2. AVR單片機程序編譯、調(diào)試環(huán)境AVR單片機程序編譯和調(diào)試主要用到兩個軟件：CVAVR和AVR studio。1) AVR studio集成開發(fā)環(huán)境(IDE)AVR studio集成開發(fā)環(huán)境是美國Atmel公司推出的專門用于開發(fā)本公司AVR單片機的匯編語言軟件開發(fā)平臺。它包含AVR匯編編譯器、AVR studio軟件模擬調(diào)試器、AVR P

50、ROG和JTAG串行下載功能，以及JTAG ICE在線仿真調(diào)試功能等。AVR studio集成開發(fā)環(huán)境本身不具備語言編譯功能，常借用CVAVR、ICCAVR等編譯器編譯生成可調(diào)試代碼。若使用JTAG ICE在線仿真調(diào)試功能，還需要購置或自制JTAG ICE仿真器。學習AVR單片機，將選用CVAVR C編譯器和Proteus虛擬仿真調(diào)試器，或自制JTAG ICE仿真器，自制AVR目標開發(fā)板配合AVR studio集成開發(fā)環(huán)境(IDE)來工作。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示 2) CVAVRCVAVR是一款低成本的C語言編譯器，同時也是一個開發(fā)AVR的IDE(集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)平臺。其特

51、點是代碼生成效率高、突出支持位變量訪問、直接支持多種外部標準接口器件應用，適合一般初學者使用。用戶可以在http:/www.hpinfotech.ro網(wǎng)站下載2KB代碼限制CVAVR_Setup.exe安裝軟件，或從有關光盤中拷貝試用版安裝軟件進行安裝。使用CVAVR編譯器編譯C語言程序后生成.COF文件，可在AVR studio中運行，或在Proteus ISIS中進行虛擬調(diào)試，即Proteus ISIS中AVR單片機允許載入的編譯程序格式為“*.cof”文件。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示 CVAVR的使用步驟與Keil非常接近。(1) 建立新工程。 打開CVAVR，選擇FILE

52、，單擊NEW，出現(xiàn)GREATE NEW窗口。 選擇文件類型：可直接選擇SOURCE(源文件)，也可以選擇Project(文件工程)，我們選擇后者，單擊“OK”按鈕確定。(2) 選擇程序或工程自動生成向導，配置工程。 在自動出現(xiàn)的程序或工程自動生成向導詢問窗口中，選“是”。 選擇芯片和時鐘：如ATMEGA16，4MHZ。 選擇端口輸入/輸出配置。 選擇其它相關項目等。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示 (3) 編輯編譯源文件。 設置源文件：選擇自動向導窗口中的FILE，分三次填寫：注意，先選擇工程存放路徑：如D:ZHU之下，接著是源文件名：XXX.C，工程文件名：XXX.PRJ和(初始化)

53、配置文件名：XXX.CWP，如均采用TEST1(盡量不用中文名稱)，按NEXT進入下一步。 編輯源文件：在生成的源程序框架中，分別在預處理函數(shù)、主函數(shù)、子函數(shù)等部分編輯自己的源程序，并認真審查各項是否正確；編譯源文件或編譯工程：選擇Project菜單的COMPILE FILE或MAKE FILE命令；通過信息窗口檢查錯誤，修改錯誤，直至無任何錯誤信息。檢查自設文件夾，應在其中生成“.cof”文件。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示 (4) 在AVR studio中調(diào)試運行(.cof或.hex格式的C程序目標代碼)。(5) 在Proteus ISIS中調(diào)試(虛擬)運行(.cof格式的C程序

54、目標代碼)：在Proteus ISIS中繪制ATMEGA16原理圖，經(jīng)電氣性能檢查沒有錯誤；將CVAVR生成的.cof格式文件按正確路徑裝入ATMEGA16芯片；在 Proteus ISIS中調(diào)試并觀察程序運行情況。6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示6.5.3 Proteus調(diào)試與仿真調(diào)試與仿真在Proteus中雙擊單片機ATMEGA 16，在打開的對話框中按圖6-14導入程序文件，運行交互仿真。 6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖6-14 單片機程序的虛擬下載仿真片段如圖6-15所示。 6.5 基于AVR單片機的數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖6-15 Proteus交互仿真結果 6.6 AV

55、R單片機的單片機的SPI接口擴展并行接口擴展并行輸出輸出內(nèi)容：內(nèi)容：利用AVR單片機ATMEGA 16的SPI接口和串入并出寄存器74HC164擴展并行輸出，外接一位LED數(shù)碼管，輪流顯示數(shù)字09。單片機晶振為4MHz。訓練目的：訓練目的：掌握AVR單片機SPI接口的使用方法 ；掌握SPI接口擴展并行輸出的設計方法 。6.6.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Proteus ISIS編輯環(huán)境，按表6-6所列的清單添加元件。 表6-6 元件清單 6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類ATMEGA16Microprocessor

56、ICsAVR Family7SEG-COM-CAT-GRNOptoelectronics7-Segment DisplaysRESResistorsGeneric74HC164.IECTTL 74HC SeriesRegisters 2. 電路原理圖 在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-16所示的原理圖連接硬件電路。6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出圖6-16 Proteus中電路原理圖 6.6.2 程序設計程序設計本例的程序流程圖如圖6-17所示。6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出圖6-17 程序流程圖6.6.3 Proteus調(diào)試與仿真調(diào)試與仿真進入調(diào)試環(huán)境，

57、雙擊單片機模塊，在打開的對話框中按圖6-18載入編譯程序“HC74164.cof”。6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出圖6-18 Proteus中單片機程序的虛擬下載程序運行片段如圖6-19(a)所示。6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出圖6-19（a） 仿真片段1打開示波器觀察窗，可以觀察MOSI和SCK兩條線上的信號變化，如圖6-19(b)所示。6.6 AVR單片機的SPI接口擴展并行輸出圖6-19（b） 仿真片段26.7 基于基于AVR單片機的數(shù)字電壓表單片機的數(shù)字電壓表 內(nèi)容：內(nèi)容：利用AVR單片機ATMEGA16和4位LED數(shù)碼管設計一數(shù)字電壓表。輸入到單片機的模擬

58、電壓經(jīng)過單片機內(nèi)部的A/D轉換器轉換為數(shù)字量，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到實際的電壓值。該電壓值通過單片機的SPI接口輸出給LED數(shù)碼管進行顯示。訓練目的：訓練目的：掌握AVR單片機內(nèi)部A/D轉換器的使用方法 ；掌握數(shù)字電壓表的編程方法 。6.7.1 Proteus電路設計電路設計 1. 元件清單列表打開Proteus ISIS編輯環(huán)境，按表6-7所列的清單添加元件。 表6-7 元件清單 6.7基于AVR單片機的數(shù)字電壓表元 件 名 稱所 屬 類所 屬 子 類ATMEGA16Microprocessor ICsAVR Family7SEG-MPX4-CAOptoelectronics7-Segment

59、Displays74LS595TTL 74LS SeriesRegistersPOT-HGResistorsVariableNOTSimulator PrimitivesGatesREALCAPCapacitorsGenericRESResistorsGeneric 2. 電路原理圖元件全部添加后，在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖6-20所示的原理圖連接硬件電路。6.7基于AVR單片機的數(shù)字電壓表圖6-20 Proteus中電路原理圖 PB0/T0/XCK1PB1/T12PB2/AIN0/INT23PB3/AIN1/OC04PB4/SS5PB5/MOSI6PB6/MISO7PB7/S

60、CK8RESET9XTAL212XTAL113PD0/RXD14PD1/TXD15PD2/INT016PD3/INT117PD4/OC1B18PD5/OC1A19PD6/ICP120PD7/OC221PC0/SCL22PC1/SDA23PC2/TCK24PC3/TMS25PC4/TDO26PC5/TDI27PC6/TOSC128PC7/TOSC229PA7/ADC733PA6/ADC634PA5/ADC535PA4/ADC436PA3/ADC337PA2/ADC238PA1/ADC139PA0/ADC040AREF32AVCC30U1ATMEGA16Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66