嵌入式系统课程设计报告样例

《嵌入式系统应用》课程设计报告

设计课题：基于STM32的直流电机调速

专业班级： 11电气1班

学生姓名：　朱帅　

指导教师：蔡海滨

设计时间： 20##--2015第1学期

工程技术学院

直流电机控制程序设计

摘要：STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。本次使用的是STM32F103“增强型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。工作原理:是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化,从而改变直流减速电机速度。利用脉宽调制(PWM)方式,实现调速,它的优点是电源的能量功率,能得到充分利用,电路的效率高。

关键字:占空比 PWM输出控制 STM32 电机人机交互

设计概述及基本要求

用单片机编程实现直流电机的控制过程，要求：具有电压调速

第一章 系统概述

1.1 总框图设计

根据设计要求，我们把设计主要分为两个模块：显示模块,直流电机调速模块。

其原理图如下：

系统简介:

打开电源之后,电源指示灯亮,屏幕显示电机的控制电压，单片机根据采集的电压值进行PID调节，使电机的电压稳定在设定的值（电机的转速和电压成正比）

第二章单元电路设计与分析

显示部分:

//写寄存器函数

void LCD_WR_REG(u8 data)

{

LCD_RS_CLR;//写地址

LCD_CS_CLR;

DATAOUT(data);

LCD_WR_CLR;

LCD_WR_SET;

LCD_CS_SET;

}

#else//正常IO

//写寄存器函数

void LCD_WR_REG(u8 data)

{

LCD_RS=0;//写地址

LCD_CS=0;

DATAOUT(data);

LCD_WR=0;

LCD_WR=1;

LCD_CS=1;

}

void LED_Init(void)

{

RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟

RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟

GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;

GPIOA->CRH|=0X00000003;//PA8 推挽输出

GPIOA->ODR|=1<<8; //PA8 输出高

GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF;

GPIOD->CRL|=0X00000300;//PD.2推挽输出

GPIOD->ODR|=1<<2; //PD.2输出高

}

PWM输出部分:

相关代码:

void PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{

RCC->APB1ENR|=1<<1; //TIM3时钟使能

GPIOA->CRL&=0X0FFFFFFF;//PA7输出

GPIOA->CRL|=0XB0000000;//复用功能输出

GPIOA->ODR|=1<<7;//PA7上拉

TIM3->ARR=arr;//设定计数器自动重装值

TIM3->PSC=psc;//预分频器不分频

TIM3->CCMR1|=7<<12; //CH2 PWM2模式

TIM3->CCMR1|=1<<11; //CH2预装载使能

TIM3->CCER|=1<<4; //OC2 输出使能

TIM3->CR1=0x8000; //ARPE使能

TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器3

}

第三章 主体代码

/* 沉木冰悟 */

#include "stm8s_hard.h"

float det; //误差参数、采样参数

u16 kk=0;

u16 pid_sum=0;

u16 pid_i_sum=0;

/************************************************************************

* Function Name : PI算法函数

* Description : PI算法

* Input : Pi_temp实测参数,PID_NUM控制参数

* Output : None

* Return : None

************************************************************************/

u16 PI_MATH(float Pi_temp,u16 PID_NUM,u16 PID_max)

{

det=0;

det=1-Pi_temp/Pi;

if (det>0.01||det<-0.01) //超出误差范围，进行调整

{

pid_i_sum=pid_i_sum+det*pid_i; //求出i的离散积分

kk=(int)(det*pid_p);

pid_sum=kk+(int)pid_i_sum;

if ((PID_NUM+pid_sum)<0) //最小为0，否则为负数 PID_NUM=0;

else

PID_NUM=PID_NUM+pid_sum;

if (PID_NUM>PID_max)

PID_NUM=PID_max; //占空比最大不能超过95%

}

return(PID_NUM);

}

主函数部分：

int main(void)

{

/*各模块初始化*/

。。。。。。。。。。。。。

//显示提示信息1

。。。。。。。。。。。。。

//显示提示信息2

。。。。。。。。。。。。

while(1)

{

adcx=Get_Adc(ADC_Channel_0);

LCD_ShowNum(156,130,adcx,4,16); //显示ADC的VAL值

PI(); //PI调节输出的PWM脉宽

LCD_ShowNum(156,170,PWM_NUM,4,16); //显示输出的PWM值

temp=(float)adcx*(3.3/4096);

adcx=temp;

LCD_ShowNum(156,150,adcx,1,16);//显示电压值1

temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowNum(172,150,temp,3,16);//显示电压值2

}

第四章结束语

本设计特点、存在的问题及改进意见:

在进行本设计时,充分利用mini开发板已有资源,对按键等硬件进行复用,极大地发回来已有器件的功用.

参考文献

[1]黄智伟.ARM9嵌入式系统设计基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版， 2006

[2]庄海军.基于S3C2410的IIS音频总线研究及其驱动实现[M].淮安教出版社， 2008

附件：

元器件明细表

第二篇：嵌入式系统课程设计实验报告

嵌入式系统课程设计必做部分

学院：电控学院

专业：通信工程

设计名称：IIC同步串行通讯

1、设计的目的：

1.掌握S3C44B0IIC控制器的编程方法

2.编程实现串行EEPROM存储器24C16的数据存储和访问。

2、设计的内容：

1.学习S3C44B0 IIC控制器的原理与编程方法；

2.学习IIC存储器24C16的编程方法；

3.理解IIC存储器24C16的与S3C44B0的电路连接原理；

4.掌握C语言中断程序设计方法；

5.编程实现对24C16的数据存储和访问。

3、设计思路、遇到的问题及解决方法：

此次试验，我们结合《嵌入式系统原理及应用》教材以及老师提供的各种pdf和word资料，了解到了各种寄存器的配置方法，如IICDS等。对于例程中的各种函数，如Wr24C16(), Rd24C16(),__irq IicInt()等，通过对程序的仔细研读，最终了解了它们的各自用途，并在此基础上，编写了主函数。实现了从0-255共256个字节的写入及读取操作。

这次实验我们遇到了不少的难题，像开始使用ARM-Project Manager平台一开始，由于对此平台的不了解，我们走了许都弯路。像对于头文件的配置问题，总是配置不对，后来发现头文件为程序自主生成，无需配置。还有关于程序中的一些.s文件，开始并不知道是有何作用，后来在老师的指点下，发现有必要将其加入到sourse文件栏中调用，同时调用的同时，由于不理解调用的路径问题，多次编译失败，后来发现了问题，是路径配置不当，最终更改了路径，解决了问题。

再有，在对老师提供的例程进行阅读时候，发现了不少的啰嗦以及错误语句，例如Uart_Printf("%d\n",k);语句就不应该为Uart_Printf("%d\n",&k);这些问题我们都通过调试最终给予了改正。

4、设计的结果及验证

正确输出结果如下截图，从超级终端中回显显示了正确数据，实验成立。

5、程序流程图如下：

6、全部源代码如下（可验证）

#include <string.h>

#include "C:\ARM251\44b0\44b.h"

#include "C:\ARM251\44b0\44blib.h"

#include "C:\ARM251\44b0\Def.h"

#include "C:\ARM251\44b0\iic.h"

#include "C:\ARM251\44b0\Option.h"

#include <stdarg.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

#define WRDATA (1)

#define POLLACK (2)

#define RDDATA (3)

#define SETRDADDR (4)

#define IICBUFSIZE 0x20

U8 _iicData[IICBUFSIZE];

volatile int _iicDataCount;

volatile int _iicStatus;

volatile int _iicMode;

int _iicPt;

void __irq IicInt(void);

void Wr24C16(U32 slvAddr,U32 addr,U8 data)

{

_iicMode=WRDATA;

_iicPt=0;

_iicData[0]=(U8)addr;

_iicData[1]=data;

_iicDataCount=2;

rIICDS=slvAddr;//0xa0 ，写移位寄存器

rIICSTAT=0xf0; //MasTx,Start

//Clearing the pending bit isn't needed because the pending bit has been cleared.

while(_iicDataCount!=-1);//中断完成，总线不忙，可以传送，同时移位寄存器已经准备好两个数据量

_iicMode=POLLACK;

while(1)

{

rIICDS=slvAddr; // 0xa0 ，写移位寄存器

_iicStatus=0x100;

rIICSTAT=0xf0; //MasTx,Start

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation.IIC-BUS控制寄存器

while(_iicStatus==0x100); //rIICSTAT数值发给iicStatus，0xf0

if(!(_iicStatus&0x1)) // Last-received bit is 0 (ACK was received),判断ack是否收到数据

break; // when ACK is received

}

rIICSTAT=0xd0; //stop MasTx condition IIC-bus不忙

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation.

Delay(1); //wait until stop condtion is in effect.

//write is completed.

}

void Rd24C16(U32 slvAddr,U32 addr,U8 *data)

{

_iicMode=SETRDADDR; //写模式开启

_iicPt=0; //data【】的计数器

_iicData[0]=(U8)addr; //取地址

_iicDataCount=1;

rIICDS=slvAddr; //移位寄存器地址联系

rIICSTAT=0xf0; //MasTx,Start ，总线忙

//Clearing the pending bit isn't needed because the pending bit has been cleared.

while(_iicDataCount!=-1);

_iicMode=RDDATA;

_iicPt=0; //数组数据变量

_iicDataCount=1; //?

rIICDS=slvAddr; //设置移位寄存器输出地点

rIICSTAT=0xb0; //MasRx,Start IIC-bus不忙

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation. 总线控制

while(_iicDataCount!=-1);

*data=_iicData[1];

}

void __irq IicInt(void) //中断挂起

{

U32 iicSt,i; //?

rI_ISPC=BIT_IIC; //?

iicSt=rIICSTAT; //写入fo,d0,

if(iicSt&0x8){} // when bus arbitration is failed. IIC-bus仲裁过程状态标志位

if(iicSt&0x4){} // when a slave address is matched with IICADD IIC-bus从地址状态标志位

if(iicSt&0x2){} // when a slave address is 0000000b IIC-bus 地址为0状态标志:

if(iicSt&0x1){} // when ACK isn't received IIC-bus上一次接收到的状态标志位

switch(_iicMode)

{

case POLLACK:

_iicStatus=iicSt;

break;

case RDDATA:

if((_iicDataCount--)==0)

{

_iicData[_iicPt++]=rIICDS;

rIICSTAT=0x90; //stop MasRx condition ， Master receive mode IIC-bus不忙，Enable Rx/Tx

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation.

Delay(1); //wait until stop condtion is in effect.

//too long time...

//The pending bit will not be set after issuing stop condition.

break;

}

_iicData[_iicPt++]=rIICDS; //0,1

//The last data has to be read with no ack.设置应答位，读取时为NO应答位

if((_iicDataCount)==0)

rIICCON=0x2f; //resumes IIC operation with NOACK.

else

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation with ACK

break;

case WRDATA:

if((_iicDataCount--)==0) //2 ,1,0,-1

{

rIICSTAT=0xd0; //stop MasTx condition IIC-bus不忙

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation.总线控制

Delay(1); //wait until stop condtion is in effect.

//The pending bit will not be set after issuing stop condition.

break;

}

rIICDS=_iicData[_iicPt++]; //_iicData[0] has dummy.传送两次，数据和地址

for(i=0;i<10;i++); //for setup time until rising edge of IICSCL

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation.

break;

case SETRDADDR:

//Uart_Printf("[S%d]",_iicDataCount);

if((_iicDataCount--)==0) //1,0

{

break; //IIC operation is stopped because of IICCON[4]

}

rIICDS=_iicData[_iicPt++]; //第一次开始传入数据地址，addr

for(i=0;i<10;i++); //for setup time until rising edge of IICSCL

rIICCON=0xaf; //resumes IIC operation. 在发送模式读时，没有中断

break;

default:

break;

}

Main(void)

{

unsigned int i;

U8 k;

Port_Init();

Uart_Init(0,115200);

Uart_Select(0); //which Uart

rPCONF |= 0xa; //port F的配置 00001010 IICSCL,IICSDA

rPUPF |= 0x0; //port F的上拉电阻配置寄存器，允许上拉电阻连接到对应脚

rINTCON=0x1; //支持向量中断见书66页

pISR_IIC=(unsigned)IicInt;//中断服务，指向

rINTMSK&=~(BIT_GLOBAL|BIT_IIC); //中断屏蔽寄存器，0允许，默认为1

rIICCON=(1<<7)|(0<<6)|(1<<5)|(0xf); //af 见书83页

//rIICADD=0x10;

//rIICSTAT=0x10; 见书84页

for(i=0;i<255;i++)

{

Wr24C16(0xa0,(U8)i,i);

}

for(i=0;i<255;i++)

{

Rd24C16(0xa1,(U8)i,&k);

Uart_Printf("%d\n",k);

}

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6、全部源代码如下（可验证）

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