全国大学生电子设计竞赛ARM嵌入式系统应用设计与实践（第2版）

第1章 LPC214xARM7微控制器与最小系统…………………………………… 1
1.1 LPC214x的特性与封装……………………………………………………… 1
1.1.1 LPC214x的主要特性…………………………………………………… 1
1.1.2 LPC214x的封装形式与引脚功能……………………………………… 3
1.2 LPC214x的内部结构与功能……………………………………………… 6
1.2.1 LPC214x的内部结构…………………………………………………… 6
1.2.2 LPC214x的内部结构功能描述………………………………………… 6
1.3 LPC214xARM7最小系统设计与制作…………………………………… 14
1.3.1 LPC214xARM7CPUPACK板电路………………………………… 14
1.3.2 LPC214xARM7最小系统实验板电路……………………………… 18
1.4 可选择的ARM 微处理器…………………………………………………… 25
1.4.1 ARM 体系结构简介…………………………………………………… 25
1.4.2 ARM7微处理器……………………………………………………… 28
1.4.3 ARM9微处理器……………………………………………………… 29
1.4.4 ARM11微处理器……………………………………………………… 30
1.4.5 Cortex A 微处理器…………………………………………………… 33
1.4.6 Cortex R微处理器…………………………………………………… 35
1.4.7 Cortex M 微处理器………………………………………………… 37
1.4.8 SecurCore微处理器…………………………………………………… 39
1.5 STM32F系列32位微控制器最小系统的设计与制作…………………… 40
1.5.1 STM32系列32位微控制器简介……………………………………… 40
1.5.2 STM32F103xx系列微控制器的主要特性…………………………… 42
1.5.3 STM32F103xx系列微控制器的内部结构…………………………… 44
1.5.4 STM32F系列32位微控制器系统板简介…………………………… 45
1.5.5 STM32F系统板电原理图和PCB图………………………………… 50
1.5.6 STM32F系统板的应用设计与实践………………………………… 53
第2章 显示器电路………………………………………………………………… 55
2.1 键盘及LED数码管显示器电路的设计与制作…………………………… 55
2.1.1 ZLG7290B的主要特性………………………………………………… 55
2.1.2 ZLG7290B的应用电路………………………………………………… 57
2.1.3 ZLG7290B应用中应注意的一些问题………………………………… 57
2.1.4 ZLG7290B显示键盘应用程序设计…………………………………… 60
2.2 液晶显示器模块的连接与编程……………………………………………… 65
2.2.1 FYD12864 0402B汉字图形点阵液晶显示模块简介……………… 65
2.2.2 LPC2148最小系统开发板与FYD12864 0402B的连接…………… 65
2.2.3 FYD12864 0402B汉字图形点阵液晶显示模块编程示例………… 66
2.3 触摸屏模块的连接与编程…………………………………………………… 73
2.3.1 触摸屏模块简介………………………………………………………… 73
2.3.2 LPC2148最小系统开发板与触摸屏模块的连接…………………… 75
2.3.3 触摸屏模块的编程示例………………………………………………… 76
第3章 ADC和DAC电路………………………………………………………… 88
3.1 ADC电路的设计与制作…………………………………………………… 88
3.1.1 LPC214x的ADC简介………………………………………………… 88
3.1.2 LPC214x的ADC编程示例…………………………………………… 90
3.2 DAC电路设计与制作……………………………………………………… 99
3.2.1 LPC214x的DAC简介………………………………………………… 99
3.2.2 LPC214x的DAC编程示例………………………………………… 100
第4章 电机控制…………………………………………………………………… 102
4.1 LPC214x的定时器/计数器和脉宽调制器……………………………… 102
4.1.1 定时器/计数器(定时器0和定时器1)……………………………… 102
4.1.2 脉宽调制器…………………………………………………………… 105
4.2 直流电机控制……………………………………………………………… 109
4.2.1 直流电机电枢的调速原理与调速方式……………………………… 109
4.2.2 直流电机驱动电路设计……………………………………………… 110
4.2.3 直流电机与LPC214x的连接………………………………………… 115
4.2.4 直流电机控制编程示例……………………………………………… 115
4.3 步进电机控制……………………………………………………………… 118
4.3.1 步进电机的工作原理及方式简介…………………………………… 118
4.3.2 基于“L297+L298N”的步进电机驱动与控制电路………………… 119
4.3.3 基于“L297+L298N”的步进电机控制编程示例…………………… 123
4.3.4 基于TA8435H 的步进电机驱动与控制电路……………………… 129
4.3.5 基于TA8435H 的步进电机控制编程示例………………………… 134
4.4 舵机控制…………………………………………………………………… 138
4.4.1 舵机简介……………………………………………………………… 138
4.4.2 舵机与LPC214x的连接……………………………………………… 141
4.4.3 舵机控制编程示例…………………………………………………… 141
第5章 传感器电路………………………………………………………………… 144
5.1 光电传感器及其应用……………………………………………………… 144
5.1.1 光电传感器选型……………………………………………………… 144
5.1.2 利用反射式光电传感器检测障碍物………………………………… 145
5.1.3 利用反射式光电传感器检测黑线…………………………………… 147
5.1.4 利用光电传感器检测光源…………………………………………… 151
5.2 超声波传感器及其应用…………………………………………………… 162
5.2.1 超声波传感器的基本特性与选型…………………………………… 162
5.2.2 超声波传感器用于障碍物检测与测距……………………………… 163
5.2.3 超声波传感器用于障碍物检测与测距编程示例…………………… 167
5.3 图像识别传感器及其应用………………………………………………… 172
5.3.1 图像识别模组的内部结构…………………………………………… 172
5.3.2 图像识别模组的电路………………………………………………… 172
5.3.3 图像识别模组的应用………………………………………………… 177
5.3.4 SPCA563A 图像识别模块编程示例………………………………… 179
5.4 色彩传感器及其应用……………………………………………………… 193
5.4.1 常用的几种色彩传感器的解决方案………………………………… 193
5.4.2 TCS230可编程颜色光频率转换器………………………………… 195
5.4.3 颜色识别模块的编程示例…………………………………………… 198
5.5 电子罗盘及其应用………………………………………………………… 204
5.5.1 电子罗盘简介………………………………………………………… 204
5.5.2 BQ CA80 TTL电子罗盘与微控制器的连接…………………… 205
5.5.3 BQ CA80 TTL电子罗盘模块的编程示例……………………… 205
5.6 倾角传感器及其应用……………………………………………………… 209
5.6.1 倾角传感器简介……………………………………………………… 209
5.6.2 LPC214x开发板与MSIN LD60倾角传感器的连接…………… 210
5.6.3 MSIN LD60倾角传感器编程示例………………………………… 210
5.7 角度传感器及其应用……………………………………………………… 215
5.7.1 WDD35D 4角度传感器简介……………………………………… 215
5.7.2 LPC214x开发板与WDD35D 4角度传感器的连接……………… 216
5.7.3 WDD35D 4角度传感器编程示例………………………………… 216
第6章 数据存储…………………………………………………………………… 220
6.1 E2PROM24LC256………………………………………………………… 220
6.1.1 E2PROM24LC256简介……………………………………………… 220
6.1.2 24LC256的典型应用电路…………………………………………… 220
6.1.3 24LC256读/写操作编程示例……………………………………… 221
6.2 SK SDMP3语音模块及其应用………………………………………… 223
6.2.1 SK SDMP3模块简介……………………………………………… 223
6.2.2 音频功率放大器电路………………………………………………… 226
6.2.3 SK SDMP3模块的编程示例……………………………………… 228
第7章 数据传输…………………………………………………………………… 232
7.1 无线数据传输……………………………………………………………… 232
7.1.1 基于nRF905的无线收发器电路模块……………………………… 232
7.1.2 LPC214x开发板与无线收发器电路模块的连接…………………… 236
7.1.3 无线收发器电路模块的编程示例…………………………………… 237
7.2 CAN 总线应用……………………………………………………………… 249
7.2.1 CAN 总线简介………………………………………………………… 249
7.2.2 在嵌入式处理器上扩展CAN 总线接口…………………………… 250
7.2.3 CAN 总线网络结构…………………………………………………… 251
7.2.4 CAN 总线模块设计…………………………………………………… 252
7.2.5 CAN 总线网络编程示例……………………………………………… 256
第8章 系统应用…………………………………………………………………… 262
8.1 基于ARM 微控制器的随动控制系统…………………………………… 262
8.1.1 设计要求……………………………………………………………… 262
8.1.2 总体方案设计………………………………………………………… 263
8.1.3 系统各模块方案论证与选择………………………………………… 263
8.1.4 理论分析及计算……………………………………………………… 268
8.1.5 系统主要单元电路设计……………………………………………… 270
8.1.6 系统软件设计………………………………………………………… 277
8.2 音频信号分析仪…………………………………………………………… 302
8.2.1 赛题要求……………………………………………………………… 302
8.2.2 基于单片机和FPGA 的设计方案…………………………………… 303
8.2.3 基于LPC214xARM 微控制器的设计方案实例…………………… 305
8.3 正弦波信号发生器………………………………………………………… 310
8.3.1 AD9850/51DDS模块简介…………………………………………… 310
8.3.2 LPC214x开发板与AD9850/51DDS模块的连接………………… 312
8.3.3 AD9850/51DDS模块的编程示例…………………………………… 312
8.4 基于ARM 微控制器的声音导引系统…………………………………… 316
8.4.1 设计要求……………………………………………………………… 316
8.4.2 系统方案设计………………………………………………………… 318
8.4.3 系统主要单元的选择与论证………………………………………… 319
8.4.4 系统组成……………………………………………………………… 321
8.4.5 理论分析及计算……………………………………………………… 321
8.4.6 系统电路设计………………………………………………………… 322
8.4.7 系统软件设计………………………………………………………… 324
第9章 开发环境及ISP下载……………………………………………………… 333
9.1 MDK集成开发环境……………………………………………………… 333
9.1.1 MDK集成开发环境简介…………………………………………… 333
9.1.2 工程的编辑…………………………………………………………… 334
9.2 ISP下载…………………………………………………………………… 338
参考文献……………………………………………………………………………… 340