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

1、-實(shí)驗(yàn)一 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MagicARM2410 GPIO、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。二、實(shí)驗(yàn)要求以MagicARM2410為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)通過串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*個(gè)選項(xiàng)而實(shí)現(xiàn)其功能；考慮到實(shí)時(shí)性，再按*個(gè)控制鍵能立刻停頓當(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)。三 、實(shí)驗(yàn)原理一LED燈四個(gè)小燈分別接于GPE11、GPE12 GPH4、GPH6端口；控制端口0和1分別實(shí)現(xiàn)亮滅(端口設(shè)為輸出)如下：void LED_init(void) / 初始化I/O rGPECON = (rGPECON & (0*0F22) | (0*0522); / rGPECON25:2

3、2 = 0101b，設(shè)置GPE11、GPE12為GPIO輸出模式 rGPHCON = (rGPHCON & (0*338) | (0*118); / rGPHCON13:8 = 01*01b，設(shè)置GPH4、GPH6為GPIO輸出模式 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)展通信，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)換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開場，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)高位停頓位。接收器發(fā)現(xiàn)開場位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)

4、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，UART從消息幀中去掉起始位和完畢位，對(duì)進(jìn)來的字節(jié)進(jìn)展奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(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，UART就置位奇偶標(biāo)志。UART作用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-break，即R* 信號(hào)一直為0 的狀態(tài)，包括校驗(yàn)位和停頓位在奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤停頓位不為1接收超時(shí)接收FIFO 已有數(shù)據(jù)但未滿，而

5、后續(xù)數(shù)據(jù)長時(shí)間不來發(fā)送接收由于所有中斷事件在發(fā)送到中斷控制器之前會(huì)一起進(jìn)展或運(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)中斷效勞函數(shù)里處理多個(gè)中斷事件多個(gè)并列的if 語句。5 回環(huán)操作6 串行紅外協(xié)議UART初始化函數(shù)如下void UART_Init(void) int i;if(g_uart_sel)/ 判斷是否為串口1/ I/O口設(shè)置 (GPH5,GPH4)rGPHUP = rGPHUP | (0*034);rGPHCON = (rGPHCON & (0*00000F00) | (0*00000A00)

6、;/ 串口模式設(shè)置rUFCON1 = 0*00; / 制止FIFO功能rUMCON1 = 0*00; / AFC(流控制)禁能rULCON1 = 0*03; / 制止IRDA，無奇偶校驗(yàn)，1位停頓位，8位數(shù)據(jù)位rUCON1 = 0*245; / 使用PCLK來生成波特率，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， / 制止接收超時(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/16.0/UART_BPS + 0.5) -1; else/ I/O口設(shè)置 (GPH3,GPH2)rGPHUP = rGPHUP | (0*

7、032);rGPHCON = (rGPHCON & (0*000000F0) | (0*000000A0);/ 串口模式設(shè)置rUFCON0 = 0*00; / 制止FIFO功能rUMCON0 = 0*00; / AFC(流控制)禁能rULCON0 = 0*03; / 制止IRDA，無奇偶校驗(yàn)，1位停頓位，8位數(shù)據(jù)位rUCON0 = 0*245; / 使用PCLK來生成波特率，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， / 制止接收超時(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rUBRDIV0=(int)(PCLK/16.0/UART_BPS + 0

8、.5) -1; for(i=0;i100;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/LDRB ARM 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。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中喚醒- 已經(jīng)解決 2000 年問題- 獨(dú)立電源引腳RTCVDD- 支持對(duì)于實(shí)時(shí)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

9、發(fā)生器可以基于 BCDDATE、BCDMON、BCDYEAR 的數(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*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。C.2讀寫存放器為了寫RTC模塊中的BCD存放器，RTCCON存放器的位 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BCDSEC，BCDMIN，BCDHOUR，BCDDAY，BCDDATE，BCDMON，和BCDYEAR。但是，因?yàn)槎啻娣牌髯x取可能存在一秒的誤差。例如，當(dāng)用戶讀BCDYEA

10、R和BCDMON，構(gòu)造假定是 2059 年 12 月 31 日 23 點(diǎn) 59 分。當(dāng)用戶讀BCDSEC存放器，值的圍是從 1 到 59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)橛袆倓偺岬降?1 秒誤差。在這種情況下如果BCDSEC為 0，用戶應(yīng)該重讀BCDYEAR到BCDSEC。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，備用電池僅驅(qū)動(dòng)振蕩電路和BCD 計(jì)數(shù)器以最小化電源消耗。C.4 報(bào)警功能RTC 在掉電模式

11、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_RTC一樣被激活。RTC 報(bào)警存放器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。C.5 節(jié)拍時(shí)間中斷RTC 節(jié)拍時(shí)間是用于中斷請(qǐng)求。TIT 存放器有一個(gè)中斷使能位和對(duì)于中斷的計(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 ) / 128 secondn: 節(jié)拍計(jì)數(shù)器值 (1127)RTC 節(jié)拍時(shí)間可以用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)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)

12、時(shí)同步。D.RTC存放器1實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制存放器RTCCON2節(jié)拍時(shí)間計(jì)數(shù)存放器TIT3RTC 報(bào)警控制存放器RTCALM4報(bào)警秒數(shù)據(jù)存放器ALMSEC5報(bào)警分鐘數(shù)據(jù)存放器ALMMIN6報(bào)警小時(shí)數(shù)據(jù)存放器ALMHOUR7報(bào)警日期數(shù)據(jù)存放器ALMDATE8報(bào)警月數(shù)據(jù)存放器ALMMON9報(bào)警年數(shù)據(jù)存放器ALMYEAR10BCD 秒存放器BCDSEC11BCD 分存放器BCDMIN12BCD 小時(shí)存放器BCDHOUR13BCD 日期存放器BCDDATE14BCD 日存放器BCDDAY15BCD 月存放器BCDMON16BCD 年存放器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

13、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。正轉(zhuǎn)模式：dly為延時(shí)void MOTO_Mode1(uint32 dly) / AB相有效 GPIOSET(MOTOA); GPIOSET(MOTOB);Delay(dly); GPIOCLR(MOTOA); GPIOCLR(MOTOB); / BC相有效 GPIOSET(MOTOB); GPIOSET(MOTOC);

14、 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(MOTOA);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)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。通過PWM占空比來實(shí)現(xiàn)加減速。參考程序：void StepMOTO_Test(void) / uint32 a =

15、 0; / 步進(jìn)電機(jī)控制口設(shè)置 rGPCCON = (rGPCCON & (0*0000FC03) | (0*00005401);/ GPC0、GPC5-7口設(shè)置為輸出 rGPCUP = rGPCUP | 0*00E1; / 制止GPC0、GPC5-7口的上拉電阻 rGPCDAT = rGPCDAT & (0*00E1); / 設(shè)置GPC0、GPC5-7口輸出低電平 while(1)UART_SendStr(Please input z OR f to control zhengzhuan and fanzhuann);UART_SendStr(Press o key e*it testn);

16、switch(getch = UART_GetKey() case z:sprintf(Press j to speed up ; ESC break out.); for(;) Change_Speed();MOTO_Mode1(speed1); / 控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)/在終端上顯示速度sprintf(disp_buf2, Zhengzhuan: StepMoto_speed is %d n, (330-speed1); UART_SendStr(disp_buf2); if(UART_GetFlag() = j) speedup();/加速 if(UART_GetFlag() = 0*1B)

17、 /按Esc鍵退出測(cè)試 break; break;case f:sprintf(Press j to speed up ; ESC break out.); 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_speed is %d n, -(330-speed1); UART_SendStr(disp_buf2); if(UART_GetFlag() = j) UART_SendStr(j); speedup();/加速 if(UART_

18、GetFlag() = 0*1B) /按Esc鍵退出測(cè)試 break; break; default: break; 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：void DCMOTO_Test(void) uint32 i = 0, a = 0;uint16 pwm_dac;char get_ch = 0; / TOUT0口設(shè)置 rGPBCON = (rGPBCON & (0*030) | (0*020); / rGPBCON1:0 = 10b，設(shè)置TOUT0功能 rGPBUP = rGPBUP | 0*0001; / 制止TOUT0口的上

19、拉電阻 / 設(shè)置GPH9為GPIO輸出模式 rGPHCON = (rGPHCON & (0*0318) | (0*0118); / GPH9口 rGPHDAT = rGPHDAT & (19); / 輸出0電平 rGPHUP = rGPHUP | (19); / 初始化PWM輸出。設(shè)PWM周期控制值為255 pwm_dac = 250*255/330; / 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鍵停頓轉(zhuǎn)動(dòng) Esc退出測(cè)試 UART_SendStr(nPress the key to control state: z-z

20、hengzhuan f-fanzhuan s-stopn); switch(get_ch =UART_GetKey() case z: rGPBDAT = rGPHDAT | (19); rGPHDAT = rGPHDAT & (19); while(1) Change_Speed(); rTCMPB0 = (speed2*255/330); sprintf(disp_buf3, DCMoto_speed is %d n, speed2); /終端顯示正轉(zhuǎn)速度 UART_SendStr(disp_buf3); if(UART_GetFlag() = s) rGPBDAT = rGPHDAT &

21、 (19); rGPHDAT = rGPHDAT & (19); break; break; case f: rGPBDAT = rGPHDAT & (19); rGPHDAT = rGPHDAT | (19); while(1) Change_Speed(); rTCMPB0 = (speed2*255/330); sprintf(disp_buf3, DCMoto_speed is %d n, (-speed2); /終端顯示正轉(zhuǎn)速度 UART_SendStr(disp_buf3); if(UART_GetFlag() = s) rGPBDAT = rGPHDAT & (19); rGPH

22、DAT = rGPHDAT & (19); break; break; default : break; if(UART_GetFlag() = 0*1B) break;五IIC通信實(shí)現(xiàn)EEPROM的讀寫一I2C，一種總線構(gòu)造。I2C串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)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL上。實(shí)驗(yàn)過程中必須先初始化總線啟動(dòng)總線后才能用其進(jìn)展通信。int I2C_SendByte(uint8 dat) /發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)，并接收應(yīng)答位int I2C_RcvByteNA(uint8 *

23、dat)/接收I2C總線上一字節(jié)數(shù)據(jù)并發(fā)送非應(yīng)答位int I2C_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void StopI2C(uint8 send)/完畢總線int ISendStr(uint8 sla, uint8 *suba, uint8 *s, uint8 no)【* Descriptions: 使用硬件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:

24、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)】int IRcvStr(uint8 sla,uint8 *suba,uint8 *s,uint8 no)/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EEPROM程序void TestEEPROM(void) uint8 suba2;int rw_err;int i;rw_err = 0;/ 寫數(shù)據(jù)測(cè)試suba0 = 1; / 1位子地址suba1 = 0*00; / 子地址for(i=0; i10; i+) dat_bufi = i+0;UART_SendStr(data of write:);for(i = 0; i 5; i+)U

25、ART_SendByte(dat_bufi);UART_SendStr(n);i2c_opsta=ISendStr(CAT1025, suba, dat_buf, 5);for(i=0; i10000; i+);/ 等待寫周期/ 讀出校驗(yàn)for(i=0; i5; i+) dat_bufi = 0*00;i2c_opsta=IRcvStr(CAT1025, suba, dat_buf, 5);UART_SendStr(data of read:);for(i = 0; i 5; i+)UART_SendByte(dat_bufi);UART_SendStr(n);for(i=0; i5; i+)

26、 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)和讀出的一樣，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】int main(void)uint8 g_getch ;int i = 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

27、_getch = UART_GetKey()case 1:UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr(n);LED_DispAllOn(); /LED燈全亮DelayNS(10);UART_SendStr(nTest LED_DispAllOn is Over!n);break;case 2:UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr(n);LED_DispAllOff(); /LED燈全滅DelayNS(10);UART_SendStr(nTest LED_DispAllOff is Over!n);break;case 3:UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr(n);for(;) /死循環(huán)，當(dāng)檢測(cè)到按下Esc鍵時(shí)退出LED_onebyone(); /流水燈if(U