內容簡介

　　針對全國大學生電子設計競賽的特點和要求編寫的《全國大學生電子設計競賽ARM嵌入式係統應用設計與實踐(第2版)》共分9章，內容包括：LPC214xARM微控製器zui小係統的設計與製作，可選擇的ARM微處理器，STM32F係列32位微控製器zui小係統的設計與製作，LED、LCD和觸摸屏顯示電路的設計與製作，ADC和DAC電路的設計與製作，直流電機、步進電機和舵機的驅動電路，光電、超聲波、圖像識彆、色彩識彆、電子羅盤、傾角傳感器、角度傳感器的應用，E2PROM電路及應用無綫數據傳輸與CAN總綫應用的設計製作與編程，係統應用設計，MDK集成開發環境以及ISP下載方法。

　　本書可作為高等院校電子信息、通信工程、自動化、電氣控製等專業學生參加全國大學生電子設計競賽的培訓教材，也可作為各類電子製作、課程設計、畢業設計的教學參考書，還可作為電子

　　工程技術人員進行電子電路設計與製作的參考書。

目錄

第1章 LPC214xARM7微控製器與最小係統…………………………………… 1

1.1 LPC214x的特性與封裝……………………………………………………… 1

1.1.1 LPC214x的主要特性…………………………………………………… 1

1.1.2 LPC214x的封裝形式與引腳功能……………………………………… 3

1.2 LPC214x的內部結構與功能……………………………………………… 6

1.2.1 LPC214x的內部結構…………………………………………………… 6

1.2.2 LPC214x的內部結構功能描述………………………………………… 6

1.3 LPC214xARM7最小係統設計與製作…………………………………… 14

1.3.1 LPC214xARM7CPUPACK闆電路………………………………… 14

1.3.2 LPC214xARM7最小係統實驗闆電路……………………………… 18

1.4 可選擇的ARM 微處理器…………………………………………………… 25

1.4.1 ARM 體係結構簡介…………………………………………………… 25

1.4.2 ARM7微處理器……………………………………………………… 28

1.4.3 ARM9微處理器……………………………………………………… 29

1.4.4 ARM11微處理器……………………………………………………… 30

1.4.5 Cortex A 微處理器…………………………………………………… 33

1.4.6 Cortex R微處理器…………………………………………………… 35

1.4.7 Cortex M 微處理器………………………………………………… 37

1.4.8 SecurCore微處理器…………………………………………………… 39

1.5 STM32F係列32位微控製器最小係統的設計與製作…………………… 40

1.5.1 STM32係列32位微控製器簡介……………………………………… 40

1.5.2 STM32F103xx係列微控製器的主要特性…………………………… 42

1.5.3 STM32F103xx係列微控製器的內部結構…………………………… 44

1.5.4 STM32F係列32位微控製器係統闆簡介…………………………… 45

1.5.5 STM32F係統闆電原理圖和PCB圖………………………………… 50

1.5.6 STM32F係統闆的應用設計與實踐………………………………… 53

第2章 顯示器電路………………………………………………………………… 55

2.1 鍵盤及LED數碼管顯示器電路的設計與製作…………………………… 55

2.1.1 ZLG7290B的主要特性………………………………………………… 55

2.1.2 ZLG7290B的應用電路………………………………………………… 57

2.1.3 ZLG7290B應用中應注意的一些問題………………………………… 57

2.1.4 ZLG7290B顯示鍵盤應用程序設計…………………………………… 60

2.2 液晶顯示器模塊的連接與編程……………………………………………… 65

2.2.1 FYD12864 0402B漢字圖形點陣液晶顯示模塊簡介……………… 65

2.2.2 LPC2148最小係統開發闆與FYD12864 0402B的連接…………… 65

2.2.3 FYD12864 0402B漢字圖形點陣液晶顯示模塊編程示例………… 66

2.3 觸摸屏模塊的連接與編程…………………………………………………… 73

2.3.1 觸摸屏模塊簡介………………………………………………………… 73

2.3.2 LPC2148最小係統開發闆與觸摸屏模塊的連接…………………… 75

2.3.3 觸摸屏模塊的編程示例………………………………………………… 76

第3章 ADC和DAC電路………………………………………………………… 88

3.1 ADC電路的設計與製作…………………………………………………… 88

3.1.1 LPC214x的ADC簡介………………………………………………… 88

3.1.2 LPC214x的ADC編程示例…………………………………………… 90

3.2 DAC電路設計與製作……………………………………………………… 99

3.2.1 LPC214x的DAC簡介………………………………………………… 99

3.2.2 LPC214x的DAC編程示例………………………………………… 100

第4章 電機控製…………………………………………………………………… 102

4.1 LPC214x的定時器/計數器和脈寬調製器……………………………… 102

4.1.1 定時器/計數器(定時器0和定時器1)……………………………… 102

4.1.2 脈寬調製器…………………………………………………………… 105

4.2 直流電機控製……………………………………………………………… 109

4.2.1 直流電機電樞的調速原理與調速方式……………………………… 109

4.2.2 直流電機驅動電路設計……………………………………………… 110

4.2.3 直流電機與LPC214x的連接………………………………………… 115

4.2.4 直流電機控製編程示例……………………………………………… 115

4.3 步進電機控製……………………………………………………………… 118

4.3.1 步進電機的工作原理及方式簡介…………………………………… 118

4.3.2 基於“L297+L298N”的步進電機驅動與控製電路………………… 119

4.3.3 基於“L297+L298N”的步進電機控製編程示例…………………… 123

4.3.4 基於TA8435H 的步進電機驅動與控製電路……………………… 129

4.3.5 基於TA8435H 的步進電機控製編程示例………………………… 134

4.4 舵機控製…………………………………………………………………… 138

4.4.1 舵機簡介……………………………………………………………… 138

4.4.2 舵機與LPC214x的連接……………………………………………… 141

4.4.3 舵機控製編程示例…………………………………………………… 141

第5章 傳感器電路………………………………………………………………… 144

5.1 光電傳感器及其應用……………………………………………………… 144

5.1.1 光電傳感器選型……………………………………………………… 144

5.1.2 利用反射式光電傳感器檢測障礙物………………………………… 145

5.1.3 利用反射式光電傳感器檢測黑綫…………………………………… 147

5.1.4 利用光電傳感器檢測光源…………………………………………… 151

5.2 超聲波傳感器及其應用…………………………………………………… 162

5.2.1 超聲波傳感器的基本特性與選型…………………………………… 162

5.2.2 超聲波傳感器用於障礙物檢測與測距……………………………… 163

5.2.3 超聲波傳感器用於障礙物檢測與測距編程示例…………………… 167

5.3 圖像識彆傳感器及其應用………………………………………………… 172

5.3.1 圖像識彆模組的內部結構…………………………………………… 172

5.3.2 圖像識彆模組的電路………………………………………………… 172

5.3.3 圖像識彆模組的應用………………………………………………… 177

5.3.4 SPCA563A 圖像識彆模塊編程示例………………………………… 179

5.4 色彩傳感器及其應用……………………………………………………… 193

5.4.1 常用的幾種色彩傳感器的解決方案………………………………… 193

5.4.2 TCS230可編程顔色光頻率轉換器………………………………… 195

5.4.3 顔色識彆模塊的編程示例…………………………………………… 198

5.5 電子羅盤及其應用………………………………………………………… 204

5.5.1 電子羅盤簡介………………………………………………………… 204

5.5.2 BQ CA80 TTL電子羅盤與微控製器的連接…………………… 205

5.5.3 BQ CA80 TTL電子羅盤模塊的編程示例……………………… 205

5.6 傾角傳感器及其應用……………………………………………………… 209

5.6.1 傾角傳感器簡介……………………………………………………… 209

5.6.2 LPC214x開發闆與MSIN LD60傾角傳感器的連接…………… 210

5.6.3 MSIN LD60傾角傳感器編程示例………………………………… 210

5.7 角度傳感器及其應用……………………………………………………… 215

5.7.1 WDD35D 4角度傳感器簡介……………………………………… 215

5.7.2 LPC214x開發闆與WDD35D 4角度傳感器的連接……………… 216

5.7.3 WDD35D 4角度傳感器編程示例………………………………… 216

第6章 數據存儲…………………………………………………………………… 220

6.1 E2PROM24LC256………………………………………………………… 220

6.1.1 E2PROM24LC256簡介……………………………………………… 220

6.1.2 24LC256的典型應用電路…………………………………………… 220

6.1.3 24LC256讀/寫操作編程示例……………………………………… 221

6.2 SK SDMP3語音模塊及其應用………………………………………… 223

6.2.1 SK SDMP3模塊簡介……………………………………………… 223

6.2.2 音頻功率放大器電路………………………………………………… 226

6.2.3 SK SDMP3模塊的編程示例……………………………………… 228

第7章 數據傳輸…………………………………………………………………… 232

7.1 無綫數據傳輸……………………………………………………………… 232

7.1.1 基於nRF905的無綫收發器電路模塊……………………………… 232

7.1.2 LPC214x開發闆與無綫收發器電路模塊的連接…………………… 236

7.1.3 無綫收發器電路模塊的編程示例…………………………………… 237

7.2 CAN 總綫應用……………………………………………………………… 249

7.2.1 CAN 總綫簡介………………………………………………………… 249

7.2.2 在嵌入式處理器上擴展CAN 總綫接口…………………………… 250

7.2.3 CAN 總綫網絡結構…………………………………………………… 251

7.2.4 CAN 總綫模塊設計…………………………………………………… 252

7.2.5 CAN 總綫網絡編程示例……………………………………………… 256

第8章 係統應用…………………………………………………………………… 262

8.1 基於ARM 微控製器的隨動控製係統…………………………………… 262

8.1.1 設計要求……………………………………………………………… 262

8.1.2 總體方案設計………………………………………………………… 263

8.1.3 係統各模塊方案論證與選擇………………………………………… 263

8.1.4 理論分析及計算……………………………………………………… 268

8.1.5 係統主要單元電路設計……………………………………………… 270

8.1.6 係統軟件設計………………………………………………………… 277

8.2 音頻信號分析儀…………………………………………………………… 302

8.2.1 賽題要求……………………………………………………………… 302

8.2.2 基於單片機和FPGA 的設計方案…………………………………… 303

8.2.3 基於LPC214xARM 微控製器的設計方案實例…………………… 305

8.3 正弦波信號發生器………………………………………………………… 310

8.3.1 AD9850/51DDS模塊簡介…………………………………………… 310

8.3.2 LPC214x開發闆與AD9850/51DDS模塊的連接………………… 312

8.3.3 AD9850/51DDS模塊的編程示例…………………………………… 312

8.4 基於ARM 微控製器的聲音導引係統…………………………………… 316

8.4.1 設計要求……………………………………………………………… 316

8.4.2 係統方案設計………………………………………………………… 318

8.4.3 係統主要單元的選擇與論證………………………………………… 319

8.4.4 係統組成……………………………………………………………… 321

8.4.5 理論分析及計算……………………………………………………… 321

8.4.6 係統電路設計………………………………………………………… 322

8.4.7 係統軟件設計………………………………………………………… 324

第9章 開發環境及ISP下載……………………………………………………… 333

9.1 MDK集成開發環境……………………………………………………… 333

9.1.1 MDK集成開發環境簡介…………………………………………… 333

9.1.2 工程的編輯…………………………………………………………… 334

9.2 ISP下載…………………………………………………………………… 338

參考文獻……………………………………………………………………………… 340