實(shí)驗(yàn)一直流、步進(jìn)電機(jī)綜合控制系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)

1、直流、步進(jìn)電機(jī)綜合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本次實(shí)驗(yàn)熟悉MagicARM2410GPIO、UART、RTC,步進(jìn)電機(jī)，直流電機(jī)，IIC的工作原理；并能熟悉的編程控制。矚懲潤(rùn)屬錚瘞睞楊虎賴。二、實(shí)驗(yàn)要求以MagicARM2410為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)通過申口通信交互控制的綜合型控制系統(tǒng)。具體來說，可在啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)列出一些選項(xiàng)，通過鍵盤選擇某個(gè)選項(xiàng)而實(shí)現(xiàn)其功能；考慮到實(shí)時(shí)性，再按某個(gè)控制鍵能立刻停止當(dāng)前功能而回到初始的待選狀態(tài)。具體功能要求如下：1、實(shí)現(xiàn)四個(gè)LED燈按照十六進(jìn)制的規(guī)則依次亮滅；2、在超級(jí)終端上輸入兩個(gè)兩位數(shù)，實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的加減乘除并顯示運(yùn)算結(jié)果；3、顯示當(dāng)前的年月日、星期、時(shí)分秒；4

2、、實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速和正反轉(zhuǎn)；可用旋轉(zhuǎn)按鈕W1或按鍵控制調(diào)速，在超級(jí)終端和數(shù)碼管上同步顯示其正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速信息;5、實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)德調(diào)速和正反轉(zhuǎn)；可用旋轉(zhuǎn)按鈕W2或按鍵控制調(diào)速，在超級(jí)終端和數(shù)碼管上同步顯示其正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速信息；6、利用IIC通信，實(shí)現(xiàn)EEPROM的讀寫；在超級(jí)終端上顯示地址和數(shù)據(jù)。溝愛僵譴凈。三、實(shí)驗(yàn)原理(一)LED燈四個(gè)小燈分別接于GPE11、GPE12GPH4、GPH6端口；控制端口“0“和“T分別實(shí)現(xiàn)亮滅(端口設(shè)為輸出)如下：殘鷲樓言爭(zhēng)鐳淮隧am。voidLED_init(void)/初始化I/OrGPECON=(rGPECON&(0x0F<<22)|(0

3、x05<<22)rGPECON25:22=0101p設(shè)置GPE11GPE1以GPIO輸出模式配銅極溯!鎮(zhèn)檜豬哉錐。rGPHCON=(rGPHCON&(0x33<<8)(0x11<<8);/rGPHCON13:8=01xx01p設(shè)置GPH4GPH6為GPIO輸出模式強(qiáng)貿(mào)攝爾霽斃痍磚鹵尾(二)UARTUART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信,可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用來與PC進(jìn)行通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。UART首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成申行數(shù)據(jù)來傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開始

4、，后面是58個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯(cuò)誤校驗(yàn)。在接收過程中，UARTR消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對(duì)進(jìn)來的字節(jié)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從申行轉(zhuǎn)換成并行。UART&產(chǎn)生額外的信號(hào)來指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤，UARTM置位奇偶標(biāo)志。財(cái)挎篋"忍類蔣卑UART乍用1. 發(fā)送/接收邏輯2. 波特率的產(chǎn)生3. 數(shù)據(jù)收發(fā)4中斷控制出現(xiàn)以下情況時(shí)，可使UART產(chǎn)生中斷：FIFO溢出錯(cuò)誤線中止錯(cuò)誤（line-b

5、reak，即Rx信號(hào)一直為0的狀態(tài)，包括校驗(yàn)位和停止位在內(nèi)）奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤（停止位不為1）接收超時(shí)（接收FIFO已有數(shù)據(jù)但未滿，而后續(xù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不來）發(fā)送接收由丁所有中斷事件在發(fā)送到中斷控制器之前會(huì)一起進(jìn)行“或運(yùn)算”操作，所以任意時(shí)刻UART只能向中斷產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。通過查詢中斷狀態(tài)函數(shù)UARTIntStatus（）,軟件可以在同一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)里處理多個(gè)中斷事件（多個(gè)并列的if語(yǔ)句）。廈礴懇蹣駢E繼僵騷。5回環(huán)操作6串行紅外協(xié)議UARTW始化函數(shù)如下voidUART_Init(void)(inti;if(g_uart_sel)/判斷是否為串口1(/I/O口設(shè)置(GPH5,GPH4)rG

6、PHUP=rGPHUP|(0x03<<4);rGPHCON=(rGPHCON&(0x00000F00)|(0X00000A00);煢楨廣蛔解選塊網(wǎng)淚/串口模式設(shè)置rUFCON1=0x00;/禁止FIFO功能rUMCON1:=0x00;/AFC(流控制)禁能rULCON1=0x03;/禁止IRDA,無奇偶校驗(yàn)，1位停止位，8位數(shù)據(jù)位rUCON1:=0x245;/使用PCLK生成波特率，發(fā)送中斷為電平觸發(fā)模式，接收中斷為邊沿觸發(fā)模式，鵝婭盡損鶴慘。/禁止接收超時(shí)中斷，使能接收錯(cuò)誤中斷，正常工作模式,中斷或查詢方式(非DMA)/串口波特率設(shè)置rUBRDIV1=(int)(PCLK

7、/16.0/UART_BPS+0.5)-1;else(/I/O口設(shè)置(GPH3,GPH2)rGPHUP=rGPHUP|(0x03<<2);rGPHCON=(rGPHCON&(0x000000F0)|(0x000000A0);"媽尊為H債蛭練苗/串口模式設(shè)置rUFCON0=0x00;/禁止FIFO功能rUMCON0:=0x00;/AFC(流控制)禁能rULCON0=:0x03;/禁止IRDA,無奇偶校驗(yàn)，1位停止位，8位數(shù)據(jù)位rUCON0=0x245;/使用PCLK生成波特率，發(fā)送中斷為電平觸發(fā)模式，接收中斷為邊沿觸發(fā)模式，倒g圣敘散齦訝驊粢。/禁止接收超時(shí)中斷，使

8、能接收錯(cuò)誤中斷，正常工作模式,中斷或查詢方式(非DMA)/串口波特率設(shè)置rUBRDIV0=(int)(PCLK/16.0/UART_BPS+0.5)-1;for（i=0;i<100;i+）;（三）RTCA概述實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC單元在系統(tǒng)電源關(guān)閉的情況下可以在備用電池下工作。RTC可以使用STRB/LDRBARM操作傳輸二進(jìn)制碼十進(jìn)制數(shù)的8位數(shù)據(jù)給CPU。數(shù)據(jù)包括秒、分鐘、小時(shí)、日期、天、月、年的時(shí)間信息。RTC單元可以在32.768KHz的外部晶振下工作，可以可以執(zhí)行報(bào)警功能。滲彩嗆儼勻謂鱉調(diào)頃。B特點(diǎn)-BCD數(shù)：秒、分鐘、小時(shí)、日期、日、月、年-閏年生成器-報(bào)警功能：報(bào)警中斷或從掉電模式

9、中喚醒-已經(jīng)解決2000年問題-獨(dú)立電源引腳（RTCVDD-支持對(duì)丁實(shí)時(shí)內(nèi)核時(shí)間節(jié)拍的毫秒節(jié)拍時(shí)間中斷C實(shí)時(shí)時(shí)鐘操作C.1閏年發(fā)生器閏年發(fā)生器可以基丁BCDDATEBCDMONBCDYEAR勺數(shù)據(jù)，從28、29、30、31中確定每個(gè)月的最后一天。該模塊在確定某月最后一天的時(shí)候會(huì)考慮閏年的因素。一個(gè)8位的計(jì)數(shù)器僅能代表兩個(gè)BCD數(shù)字，所以它不能確定是否是00年（該年的最后兩個(gè)數(shù)字是00）。銳袖卜瀉嚙圣騁貽!麻C.2讀寫寄存器為了寫RTC莫塊中的BCD寄存器，RTCCOFW存器的位0必須置1。為了顯示秒分小時(shí)星期日月年，CPU應(yīng)該分別讀取在RTC模塊中的BCDSECBCDMIN,BCDHOURBC

10、DDAYBCDDATEBCDMON和BCDYEAR但是，因?yàn)槎嗉拇嫫髯x取可能存在一秒的誤差。例如，當(dāng)用戶讀BCDYEAR日BCDMON結(jié)構(gòu)假定是2059年12月31日23點(diǎn)59分。當(dāng)用戶讀BCDSE寄存器，值的范圍是從1至U59(秒)就沒有問題，但是如果值是0,年月日就變成了2060年1月1日0時(shí)0分因?yàn)橛袆偛盘岬降?秒誤差。在這種情況下如果BCDSEC0,用戶應(yīng)該重讀BCDYEASJBCDSEC捶鳳襪備言琨®輪爛薔。C.3備用電池操作RTC邏輯可以由備用電池驅(qū)動(dòng)，其通過RCTVDD引腳給RTC模塊提供電源，即使系統(tǒng)電源關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，CPU和RTC模塊的接口是封閉的，備用電池僅

11、驅(qū)動(dòng)振蕩電路和BCD計(jì)數(shù)器以最小化電源消耗。瞄俁閶加閶鄴鋌虱C.4報(bào)警功能RTC在掉電模式或正常操作模式下的特定時(shí)間會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在正常操作模式下報(bào)警中斷(INT_RTC被激活。在掉電模式下，電源管理喚醒信號(hào)(PMWKUP)也如INT_RT眼樣被激活。RTC報(bào)警寄存器(RTCALM決定了報(bào)警的使能狀態(tài)和報(bào)警時(shí)間設(shè)定的條。壇搏鄉(xiāng)囂懺萎剿令毗。5節(jié)拍時(shí)間中斷RTC節(jié)拍時(shí)間是用丁中斷請(qǐng)求。TICNT寄存器有一個(gè)中斷使能位和對(duì)丁中斷的計(jì)數(shù)器值當(dāng)節(jié)拍時(shí)間中斷出現(xiàn)時(shí)，計(jì)數(shù)器的值為0。中斷周期如下：Period=(n+1)/128secondn:節(jié)拍計(jì)數(shù)器值(1127)RTC節(jié)拍時(shí)間可以用丁實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)

12、核時(shí)間節(jié)拍。如果時(shí)間節(jié)拍由RTC時(shí)間節(jié)拍生成，與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能相關(guān)的時(shí)間就會(huì)和實(shí)時(shí)同步。蠟熟爹瘤幸艮低鉉錨金市贅OD. RT旖存器(1) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制寄存器(RTCCON(2) 節(jié)拍時(shí)間計(jì)數(shù)寄存器(TICNT(3) RTC報(bào)警控制寄存器(RTCALM(4) 報(bào)警秒數(shù)據(jù)寄存器(ALMSEC(5) 報(bào)警分鐘數(shù)據(jù)寄存器(ALMMIN)(6) 報(bào)警小時(shí)數(shù)據(jù)寄存器(ALMHOUR(7) 報(bào)警日期數(shù)據(jù)寄存器(ALMDATE(8) 報(bào)警月數(shù)據(jù)寄存器(ALMMON)(9) 報(bào)警年數(shù)據(jù)寄存器(ALMYEAR(10) BCD秒寄存器(BCDSEC(11) BCD分寄存器(BCDMNBCD小時(shí)寄存器(BCDHOU

13、R(12) BCD日期寄存器(BCDDATE(13) BCD日寄存器(BCDDAY(14) BCD月寄存器(BCDMON)(15) BCD年寄存器(BCDYEAR(四)步進(jìn)機(jī)與直流電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)正傳，雙四拍程序。時(shí)序控制為AB-BC-CD-DA-AB共控制運(yùn)轉(zhuǎn)4圈(電機(jī)步距角為18度)。每一步的延時(shí)控制。值越大，延時(shí)越久；步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，雙四拍程序時(shí)序控制為AD-DC-CB-BA-AD步距角為18度)。每一步的延時(shí)控制。值越大，延時(shí)越久。胃引而蹤管曇JW遙閆擷凄。正轉(zhuǎn)模式：dly為延時(shí)voidMOTO_Mode1(uint32dly)(/AB相

14、有效GPIOSET(MOTOA);GPIOSET(MOTOB);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOA);GPIOCLR(MOTOB);/BC相有效GPIOSET(MOTOB);GPIOSET(MOTOC);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOB);GPIOCLR(MOTOC);/CD相有效GPIOSET(MOTOC);GPIOSET(MOTOD);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOC);GPIOCLR(MOTOD);/DA相有效GPIOSET(MOTOD);GPIOSET(MOTOA);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOD);GPIOCLR(MOT

15、OA);直流電機(jī)由PWM脈沖調(diào)制控制；脈沖為1是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，0時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。通過PWM占空比來實(shí)現(xiàn)加減速。參考程序：蹤韋闕翟。voidStepMOTO_Test(void)/uint32a=0;/步進(jìn)電機(jī)控制口設(shè)置rGPCCON=(rGPCCON&(0x0000FC03)|(0x0000540/);GPC0、GPC5-7口設(shè)置為輸出彥泱綏言商飴豪錦。rGPCUP=rGPCUP|0x00E1;/禁止GPC0GPC5-7口的上拉電阻貓堇髓繪！朱髏皿虎。rGPCDAT=rGPCDAT&(0x00E1);/設(shè)置GPC0GPC5-7口輸出低電平鍬籟餐逕瑣笥奧鷗婭眷while(1)UART_S

16、endStr("Pleaseinput'z'ORftocontrolzhengzhuanandfanzhuann");*黃氽簧鎮(zhèn)飩養(yǎng)齦話鷲。UART_SendStr("Press'o'keyexittestn");switch(getch=UART_GetKey()case'z':(sprintf("Press'j'tospeedup;'ESC'breakout.");櫻筋疳御良Wofor(;)(Change_Speed();MOTO_Mode1(spee

17、d1);/控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)/在終端上顯示速度sprintf(disp_buf2,"Zhengzhuan:StepMoto_speedis%dn”,(330-speed1)輯側(cè)絢融睹。UART_SendStr(disp_buf2);if(UART_GetFlag()='j')speedup();/加速if(UART_GetFlag()=0x1B)/按Esc鍵退出測(cè)試break;break;case'f:(sprintf("Press'j'tospeedup;'ESC'breakout.");識(shí)疆昆縊瀚篁嘻儼凄。

18、for(;)(Change_Speed();MOTO_Mode2(speed1);/控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)/在終端上顯示速度sprintf(disp_buf2,"Fanzhuan:StepMoto_speedis%dn",-(330-speed1)褒皴戡勞錯(cuò)癇女帚脛知UART_SendStr(disp_buf2);if(UART_GetFlag()='j')UART_SendStr("j");speedup();/加速if(UART_GetFlag()=0x1B)/按Esc®退出測(cè)試break;break;default:break;

19、if(getch='o')/按下字母'o'鍵退出整個(gè)步進(jìn)電機(jī)測(cè)試break;直流電機(jī)測(cè)試程序：voidDCMOTO_Test(void)uint32i=0,a=0;uint16pwm_dac;charget_ch=0;/TOUT0口設(shè)置rGPBCON=(rGPBCON&(0x03<<0)|(0x02<<0);/rGPBCON1:0=10b,設(shè)置TOUTW能輸甄滅縈歡爆饕B帛。rGPBUP=rGPBUP|0x0001;/禁止TOUT0口的上拉電阻鯊曾衡出祖甲瀏/設(shè)置GPH9為GPIO輸出模式rGPHCON=(rGPHCON&

20、(0x03<<18)|(0x01<<18);/GPH9口碩觥頒諂攆樗琲斂。rGPHDAT=rGPHDAT&(1<<9);/輸出0電平闋擻遷擇植秘H。rGPHUP=rGPHUP|(1<<9);/初始化PWM輸出。設(shè)PWM周期控制值為255pwm_dac=250*255330;/初始化占空比PWM_Init(255,pwm_dac);while(1)/按'z'鍵控制正傳，f鍵控制反轉(zhuǎn)，s'鍵停止轉(zhuǎn)動(dòng)Esc退出測(cè)試UART_SendStr("nPressthekeytocontrolstate:'z&#

21、39;-zhengzhuan'f-fanzhuan's'-stopn");MRfW®貿(mào)懇?wt頷果。switch(get_ch=UART_GetKey()case'z':rGPBDAT=rGPHDAT|(1<<9);rGPHDAT=rGPHDAT&(1<<9);while(1)Change_Speed();rTCMPB0=(speed2*25/330);sprintf(disp_buf3,"DCMoto_speedis%dn",speed2);終端顯示正轉(zhuǎn)速度孫誠(chéng)獅贅。UART_Se

22、ndStr(disp_buf3);if(UART_GetFlag()='s')rGPBDAT=rGPHDAT&(1<<9);rGPHDAT=rGPHDAT&(1<<9);break;break;case'f:rGPBDAT=rGPHDAT&(1<<9);rGPHDAT=rGPHDAT|(1<<9);while(1)Change_Speed();rTCMPB0=(speed2*25/330);sprintf(disp_buf3,"DCMoto_speedis%dn",(-speed

23、2);/終端顯示正轉(zhuǎn)速度慫闡涼。UART_SendStr(disp_buf3);if(UART_GetFlag()='s')rGPBDAT=rGPHDAT&(1<<9);rGPHDAT=rGPHDAT&(1<<9);break;break;default:break;if(UART_GetFlag()=0x1B)break;(五)IIC通信實(shí)現(xiàn)EEPROM的讀寫(一)I2C,一種總線結(jié)構(gòu)。I2C申行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。所有接到I2C總線設(shè)備上的申行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時(shí)

24、鐘線SCL接到總線的SCL上。諺辭浦旦筑諂動(dòng)禪瀉街實(shí)驗(yàn)過程中必須先初始化總線一啟動(dòng)總線后才能用其進(jìn)行通信。intI2C_SendByte(uint8dat)族送一字節(jié)數(shù)據(jù)，并接收應(yīng)答位intI2C_RcvByteNA(uint8*dat)/接收I2C總線上一字節(jié)數(shù)據(jù)并發(fā)送非應(yīng)答位啜覲言圭縹鋤囁intI2C_RcvByteA(uint8*dat)/接上I2C總線上一字節(jié)數(shù)據(jù)，并發(fā)送應(yīng)答位美紿庫(kù)。voidStopI2C(uint8send)/吉束總線intISendStr(uint8sla,uint8*suba,uint8*s,uint8no)螂i閱剜蛛曾s蔽【*Descriptions:使用硬件

25、I2C發(fā)送數(shù)據(jù)。*Input:sla從機(jī)地址*suba器件子地址(第一字節(jié)用來表示子地址字節(jié)個(gè)數(shù))*s發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)*no發(fā)送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)*Output:操作成功返回TRUE仲載失敗/無從機(jī)應(yīng)答返回FALSE*Note:使用前設(shè)置好參數(shù)。程序不會(huì)更改s、suba緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)】intIRcvStr(uint8sla,uint8*suba,uint8*s,uint8no)BM®B憫鷲/v使用硬件I2C讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)和發(fā)送對(duì)應(yīng)(二)測(cè)試EEPROMS序voidTestEEPROM(void)(uint8suba2;intrw_err;inti;rw_err=0;/寫數(shù)據(jù)測(cè)試suba0=1;/1

26、位子地址suba1=0x00;/子地址for(i=0;i<10;i+)(dat_bufi=i+'0'UART_SendStr("dataofwrite:");for(i=0;i<5;i+)UART_SendByte(dat_bufi);UART_SendStr("n");i2c_opsta=ISendStr(CAT1025,suba,dat_buf,5);for(i=0;i<10000;i+);/等待寫周期/讀出校驗(yàn)for(i=0;i<5;i+)dat_bufi=0x00;i2c_opsta=IRcvStr(CAT

27、1025,suba,dat_buf,5);UART_SendStr("dataofread:");for(i=0;i<5;i+)UART_SendByte(dat_bufi);UART_SendStr("n");for(i=0;i<5;i+)if(dat_bufi!=(i+'0')rw_err=1;/判斷操作是否出錯(cuò)，如果出錯(cuò)則蜂鳴報(bào)警if(rw_err)ErrorShow();【如果寫入的數(shù)據(jù)和讀出的相同，則測(cè)試通過】四、實(shí)驗(yàn)程序main函數(shù)：主要實(shí)現(xiàn)與終端交互的功能，通過鍵盤輸入字符的判斷來決定執(zhí)行的功能】intmain(

28、void)(uint8g_getch;inti=0;UART_Select(0);/選擇UART0UART_Init();/UART0初始化LED_init();/LED相關(guān)初始化EINT_init();/外部中斷初始化while(1)fun_test();switch(g_getch=UART_GetKey()(case'1':(UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("n");LED_DispAllOn();/LED燈全亮DelayNS(10);UART_SendStr("nTestLED_DispAllOnis

29、Over!n");break;case'2':(UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("n");LED_DispAllOff();/LED燈全滅DelayNS(10);UART_SendStr("nTestLED_DispAllOffisOver!n");break;UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("n");for(;)/死循環(huán)，當(dāng)檢測(cè)到按下Es6鍵時(shí)退出LED_onebyone();/流水燈if(UART_GetFlag()=0x1B)/檢測(cè)是否按下Esc®break;LED_DispAllOff();UART_SendStr("nTestLE