以armlpc2103為核心的室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)的工作原理畢業(yè)設(shè)計(jì)doc(編輯修改稿)
2024-08-13 16:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的緩沖區(qū)的強(qiáng)大處理功能。而多個(gè)32位和16位的定時(shí)器、一個(gè)經(jīng)改良后的10位ADC、PWM特性(通過所有定時(shí)器上的一個(gè)輸出匹配來實(shí)現(xiàn))和32個(gè)快速GPIO(含有多達(dá)9個(gè)邊沿或電平有效的外部中斷管腳)使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。 本系統(tǒng)處理器選用32位ARM處理器LPC2103。LPC2103微控制器是首款基于ARMCortexTMM3內(nèi)核的控制器，其將高性能的32位計(jì)算引入到對價(jià)格敏感的嵌入式微控制器應(yīng)用中。LPC2103具有32位RISC性能；2個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器，即8K的單周期Flash和2KB的單周期SRAM；2個(gè)通用定時(shí)器，其中每個(gè)都可以配置為一個(gè)32位定時(shí)器或2個(gè)16位定時(shí)器；具有同步串行接口SSI；還配備有UAR串行接口，具有很強(qiáng)的信號(hào)傳輸功能；GPIO端口配置的可編程控制；靈活的復(fù)位源。其被廣泛的應(yīng)用于工廠自動(dòng)化和控制，工業(yè)控制的電源設(shè)備和樓宇自動(dòng)化本課題利用ARM處理器LPC2103作為現(xiàn)場控制單元的控制核心。LPC2103的主要特性如下：●16/32位ARM7TDMIS處理器，極小型LQFP48封裝?！?kB/4kB/8kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM，8kB/16kB/32kB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，128位寬的接口/加速器使其實(shí)現(xiàn)了70MHz的高速操作。●通過片內(nèi)Bootloader軟件實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)/在應(yīng)用編程(ISP/IAP)。Flash編程時(shí)間：1ms可編程256字節(jié)，單個(gè)Flash扇區(qū)擦除或整片擦除只需400ms。EmbeddedICERT通過片內(nèi)RealMonitor軟件來提供實(shí)時(shí)調(diào)試?！?0位的A/D轉(zhuǎn)換器含有8個(gè)模擬輸入，的結(jié)果寄存器使中斷開銷降到最低。●2個(gè)32位的定時(shí)器/外部事件計(jì)數(shù)器，具有7路捕獲和7路比較通道?！?個(gè)16位的定時(shí)器/外部事件計(jì)數(shù)器，具有3路捕獲和7路比較通道?！竦凸膶?shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，有獨(dú)立的供電電源和專門的32kHz時(shí)鐘輸入。多個(gè)串行接口，包括2個(gè)UART(16C550)，2個(gè)快速I2C總線(400kbits/s)以及帶緩沖和可變數(shù)據(jù)長度功能的SPI和SSP?！裣蛄恐袛嗫刂破鳎膳渲脙?yōu)先級(jí)和向量地址?！穸噙_(dá)32個(gè)可承受5V的通用I/O口?！窀哌_(dá)13個(gè)邊沿或電平有效的外部中斷管腳?！裢ㄟ^可編程的片內(nèi)PLL(可能的輸入頻率范圍：10MHz～25MHz)可實(shí)現(xiàn)最大為70MHz的CPU時(shí)鐘頻率，設(shè)置時(shí)間為100μs?！衿瑑?nèi)集成的振蕩器，工作在1MHz～25MHz的外部晶體下。●節(jié)電模式包括空閑模式、RTC有效的睡眠模式和掉電模式?！裢ㄟ^外設(shè)功能的單獨(dú)使能/禁止和調(diào)節(jié)外設(shè)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)功耗的最優(yōu)化。●通過外部中斷或RTC將處理器從掉電模式中喚醒。LPC2103的管腳圖，： LPC2103的管腳圖 ARM最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)介紹完以上的ARM系統(tǒng)的核心芯片之后，我們采用LPC2103來實(shí)現(xiàn)一個(gè)ARM系統(tǒng)能運(yùn)行起來的最小的系統(tǒng)。本課題的主控芯片選用LPC2103 ARM 處理器, LPC2103 ARM 處理器還包括有晶體振蕩器和復(fù)位電路,其構(gòu)成了LPC2103 處理器的一個(gè)最小系統(tǒng),只需要提供5V 的電源LM3S101 就可以運(yùn)行程序。 至少100mA的電源。晶體振蕩電路的兩個(gè)端口分別連接在LPC2103 ARM 處理器的OSC0和OSC1 兩個(gè)端口， 的石英晶振,晶振引腳是經(jīng)過連接器與微處理連接,可以方便地更換晶振。 （1） 晶體振蕩電路晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶體振蕩電路（2） 復(fù)位電路本設(shè)計(jì)中采用5V 電源進(jìn)行供電。 插座,供電極性采用外正內(nèi)負(fù),外部供電電源的電流要求不少于500mA。電源復(fù)位電路采用Sipex 公。5V 電源經(jīng)過SP6201 最大200mA 電流給微處理器和用戶外設(shè)供電。SP6201 還有使能輸入和ResetNot 輸入引腳,通過這些引腳實(shí)現(xiàn)對微處理器的復(fù)位控制。5V 電源通過插座進(jìn)入后,先經(jīng)過二極管D2,該D2 的作用是防止用戶提供極性相反的電源燒壞硬件。其中,圖中的CC2 和C3 電容起到濾波作用,而D3 發(fā)光二極管作為電源指示燈,開發(fā)套件上電后D3 就會(huì)被點(diǎn)亮。電源及復(fù)位電路的作用是把5V 電壓供給ARM 處理器。: 電源及復(fù)位電路原理圖 （3） JTAG接口電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的JTAG 電路采用標(biāo)準(zhǔn)20 腳的JTAG 仿真調(diào)試接口, JTAG 信號(hào)定義如下：TCK：JTAG 測試時(shí)鐘，為TAP 控制器和寄存器提供測試參考。在TCK 的同步作用下通過TDI 和TDO 引腳下串行移入或移出數(shù)據(jù)及指令。同時(shí)，TCK 為TAP 控制器狀態(tài)機(jī)提供時(shí)鐘。TMS：TAP 控制器的三項(xiàng)式輸入信號(hào)。TCK 的上升沿時(shí)刻TMS 的狀態(tài)確定TAP 控制器即將進(jìn)入的工作狀態(tài)。通常TMS 引腳具有內(nèi)部上拉電阻，以保證該引腳在沒有驅(qū)動(dòng)時(shí)處于邏輯1 狀態(tài)。TDI：JTAG 指令和數(shù)據(jù)寄存器的串行數(shù)據(jù)輸入端。TAP 控制器的當(dāng)前狀態(tài)以及保持在指令寄存器中的具體指令決定對于一個(gè)特定的操作由TDI 裝入哪個(gè)寄存器。在TCK 的上升沿時(shí)刻，TDI 引腳狀態(tài)被除數(shù)采樣，結(jié)果送到JTAG 寄存器組。TDO：JTAG 指令和數(shù)據(jù)寄存器的串行輸出端。TAP 控制器的當(dāng)前狀態(tài)以及保持在指令寄存器中的具體指令決定對于一個(gè)特定的操作哪個(gè)寄存器的內(nèi)容送到TDO 輸出。對于任何已知的操作，在TDI 和TDO 之間只能有一個(gè)寄存器（指令或數(shù)據(jù)）處于有效連接狀態(tài)。TDO 在TCKR 的下降沿改變狀態(tài)，并且只在數(shù)據(jù)通過器件移動(dòng)過程中有效。該引腳在其它的時(shí)間處于三狀態(tài)下。TRST：測試復(fù)位輸入信號(hào)，低電平有效，為TAP 控制器提供異步初始化信號(hào)。POWER：電源接口。GND：參考地接口。: JTAG接口電路由晶振電路和復(fù)位電路，LPC2103芯片組成，構(gòu)成最小的ARM系統(tǒng)。 功能模塊選型及電路設(shè)計(jì) 溫度檢測模塊 （1）DS18B20溫度傳感器的 DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按9位二進(jìn)制數(shù)字）給ARM處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，它具有三引腳TO92小體積封裝形式，溫度測量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上
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