全國大學生電子設計競賽ARM嵌入式系統應用設計與實踐（第2版）

第1章 LPC214xARM7微控制器與最小系統…………………………………… 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最小系統設計與制作…………………………………… 14
1.3.1 LPC214xARM7CPUPACK板電路………………………………… 14
1.3.2 LPC214xARM7最小系統實驗板電路……………………………… 18
1.4 可選擇的ARM 微處理器…………………………………………………… 25
1.4.1 ARM 體系結構簡介…………………………………………………… 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系列32位微控制器最小系統的設計與制作…………………… 40
1.5.1 STM32系列32位微控制器簡介……………………………………… 40
1.5.2 STM32F103xx系列微控制器的主要特性…………………………… 42
1.5.3 STM32F103xx系列微控制器的內部結構…………………………… 44
1.5.4 STM32F系列32位微控制器系統板簡介…………………………… 45
1.5.5 STM32F系統板電原理圖和PCB圖………………………………… 50
1.5.6 STM32F系統板的應用設計與實踐………………………………… 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制作…………………………… 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最小系統開發(fā)板與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最小系統開發(fā)板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電路的設計與制作…………………………………………………… 88
3.1.1 LPC214x的ADC簡介………………………………………………… 88
3.1.2 LPC214x的ADC編程示例…………………………………………… 90
3.2 DAC電路設計與制作……………………………………………………… 99
3.2.1 LPC214x的DAC簡介………………………………………………… 99
3.2.2 LPC214x的DAC編程示例………………………………………… 100
第4章 電機控制…………………………………………………………………… 102
4.1 LPC214x的定時器/計數器和脈寬調制器……………………………… 102
4.1.1 定時器/計數器(定時器0和定時器1)……………………………… 102
4.1.2 脈寬調制器…………………………………………………………… 105
4.2 直流電機控制……………………………………………………………… 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 直流電機控制編程示例……………………………………………… 115
4.3 步進電機控制……………………………………………………………… 118
4.3.1 步進電機的工作原理及方式簡介…………………………………… 118
4.3.2 基于“L297+L298N”的步進電機驅動與控制電路………………… 119
4.3.3 基于“L297+L298N”的步進電機控制編程示例…………………… 123
4.3.4 基于TA8435H 的步進電機驅動與控制電路……………………… 129
4.3.5 基于TA8435H 的步進電機控制編程示例………………………… 134
4.4 舵機控制…………………………………………………………………… 138
4.4.1 舵機簡介……………………………………………………………… 138
4.4.2 舵機與LPC214x的連接……………………………………………… 141
4.4.3 舵機控制編程示例…………………………………………………… 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線…………………………………… 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 超聲波傳感器用于障礙物檢測與測距……………………………… 163
5.2.3 超聲波傳感器用于障礙物檢測與測距編程示例…………………… 167
5.3 圖像識別傳感器及其應用………………………………………………… 172
5.3.1 圖像識別模組的內部結構…………………………………………… 172
5.3.2 圖像識別模組的電路………………………………………………… 172
5.3.3 圖像識別模組的應用………………………………………………… 177
5.3.4 SPCA563A 圖像識別模塊編程示例………………………………… 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可編程顏色光頻率轉換器………………………………… 195
5.4.3 顏色識別模塊的編程示例…………………………………………… 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電子羅盤與微控制器的連接…………………… 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(fā)板與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(fā)板與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 無線數據傳輸……………………………………………………………… 232
7.1.1 基于nRF905的無線收發(fā)器電路模塊……………………………… 232
7.1.2 LPC214x開發(fā)板與無線收發(fā)器電路模塊的連接…………………… 236
7.1.3 無線收發(fā)器電路模塊的編程示例…………………………………… 237
7.2 CAN 總線應用……………………………………………………………… 249
7.2.1 CAN 總線簡介………………………………………………………… 249
7.2.2 在嵌入式處理器上擴展CAN 總線接口…………………………… 250
7.2.3 CAN 總線網絡結構…………………………………………………… 251
7.2.4 CAN 總線模塊設計…………………………………………………… 252
7.2.5 CAN 總線網絡編程示例……………………………………………… 256
第8章 系統應用…………………………………………………………………… 262
8.1 基于ARM 微控制器的隨動控制系統…………………………………… 262
8.1.1 設計要求……………………………………………………………… 262
8.1.2 總體方案設計………………………………………………………… 263
8.1.3 系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 系統主要單元電路設計……………………………………………… 270
8.1.6 系統軟件設計………………………………………………………… 277
8.2 音頻信號分析儀…………………………………………………………… 302
8.2.1 賽題要求……………………………………………………………… 302
8.2.2 基于單片機和FPGA 的設計方案…………………………………… 303
8.2.3 基于LPC214xARM 微控制器的設計方案實例…………………… 305
8.3 正弦波信號發(fā)生器………………………………………………………… 310
8.3.1 AD9850/51DDS模塊簡介…………………………………………… 310
8.3.2 LPC214x開發(fā)板與AD9850/51DDS模塊的連接………………… 312
8.3.3 AD9850/51DDS模塊的編程示例…………………………………… 312
8.4 基于ARM 微控制器的聲音導引系統…………………………………… 316
8.4.1 設計要求……………………………………………………………… 316
8.4.2 系統方案設計………………………………………………………… 318
8.4.3 系統主要單元的選擇與論證………………………………………… 319
8.4.4 系統組成……………………………………………………………… 321
8.4.5 理論分析及計算……………………………………………………… 321
8.4.6 系統電路設計………………………………………………………… 322
8.4.7 系統軟件設計………………………………………………………… 324
第9章 開發(fā)環(huán)境及ISP下載……………………………………………………… 333
9.1 MDK集成開發(fā)環(huán)境……………………………………………………… 333
9.1.1 MDK集成開發(fā)環(huán)境簡介…………………………………………… 333
9.1.2 工程的編輯…………………………………………………………… 334
9.2 ISP下載…………………………………………………………………… 338
參考文獻……………………………………………………………………………… 340