简易智能小车设计报告

嵌入式系统课程设计题目：简易智能小车

学院：机电工程学院

专业：自动化

班级：

学生：

学号：

指导教师：

目录

摘要 (1)

第1章绪论 (2)

1.1 简易智能小车的概述 (2)

1.1 主要研究工作 (3)

第2章硬件电路设计 (3)

2.1 总体方案的设计 (3)

2.2 LPC2103的简介 (3)

2.3 单元电路的设计 (5)

2.3.1控制系统模块 (5)

2.3.2 键盘显示板模块 (6)

2.3.3稳压电源模块 (7)

2.3.4 驱动电路模块 (8)

第3章软件设计 (10)

3.1 EasyJTAG-H 仿真器的使用 (10)

3.2软件程序编写 (10)

第4章调试 (18)

4.1 电路焊接与检查 (18)

4.2 键盘显示板的调试 (18)

4.2 执行电路的调试 (18)

第5章结论 (19)

致谢 (19)

参考文献 (20)

附录 (21)

附录 1 实物图 (21)

附录2 元器件清单表 (22)

摘要：本次课程设计采用ARM7系列LPC2103作为智能小车的检测和控制核心。利用PWM技术动态控制电动机的转速，来实现直流调速的功能模块。通过键盘

显示板上的八个按键,实现小车不同方向的行驶，实现ARM与键盘显示板的

人机对话。

关键词：LPC2103、键盘显示板、L298整流电路、直流电机、稳压电源。

。

第1章绪论

1.1 简易智能小车的概述

LPC2103 是一个基于支持实时仿真的 16/32 位 ARM7 TDMI-S CPU的微控制器，并带有32kB 的嵌入高速 Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。

较小的封装和极低的功耗使 LPC2103 适用于访问控制器和 POS 机等小型应用系统中；由于内置了宽范围的串行通信接口（2个UART、 SPI、 SSP和2个I2C）和8KB的片内SRAM，LPC2103 也适合用在通信网关和协议转换器中。32/16 位定时器、增强型 10 位 ADC、定时器输出匹配PWM特性、多达13个边沿、电平触发的外部中断、 32条高速GPIO，使得LPC2103微控制器特别适用于工业控制和医疗系统中。

1.2 主要研究工作

1、掌握各种H桥来驱动电机的常用方法，理解各种H桥的驱动原理本；学会自己制

作稳压电源，掌握对原器件要求的选择；掌握键盘显示板的电路以及应用，对74HC164芯片及L298芯片功能作用的认识。

2、熟练使用ARM7系列LPC2103开发板，熟习ARM7系列的开发板的工作特性和

功能模块，对LPC2103开发板的GPIO、PWM、定时器的捕获及匹配、SPI这几个模块的熟练掌握，学会使用ADS的开发环境开发和调试程序及EasyJTAG-H 仿真器，学会使用键盘显示板实现人机对话

第2章 硬件电路设计

2.1 总体方案设计

基于ARM7系列LPC2103开发板的功能特性以及我们的设计目的，我们选择LPC2103作为本课程设计的控制器，它能够很好的实现该课题设计的要求；我们使用L298来驱动直流电机的转动；我们使用三端稳压集成电路7805、7812做成的稳压电源作为电机、L298H 桥的工作电源; 由于普通直流电机体积小,力矩大，速度快,并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源。我们使用74HC164是串行输入,并行输出的8位移位寄存器做成的键盘显示板结合ARM 的SPI 模块实现了人机对话的功能模块。总体方案如图2-1。

图2.1.1 总体设计方案

2.2 LPC2103的简介

ARM 内核采用精简指令集计算机（RISC ）体系结构，具有大量的通用寄存器，指令格式使用统一和长度固定，寻址方式简单，内含2套指令系统（ARM 指令集和Thumb 指令集）。极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。 能够提供0.9MIPS/MHz 的三级流水线结构。LPC2103有丰富的接口资源、处理速度快、内部存储空间大及具备功率控制模块，是一种低耗器件，因此本设计微处理选用LPC2103。

LPC2103内嵌32KB 的高速Flash 存储器和8KB 的RAM ，具有丰富的外设资源：2个32位定时器(带捕获、匹配通道)；1个10位DAC ；7个PWM 通道；47路GPIO ；4个边沿或电平触发的外部中断；具有独立电源和时钟的RTC ；多个串行接口(UART 、I2C 、SPI 、SSP)。它内含向量中断控制器，可配置中断优先级和向量地址，片内Boot 装载程序可以实现在系统/在应用编程(ISP/IAP)，通过片内PLL 可实现60MHz 的CPU 操作频率，具有空闲和掉电2种低功耗模式，并且可通过外部中断唤醒。

LPC2131具体特性有：

(1) 16/32 位 ARM7 TDMI-S 微控制器，超小 LQFP48 封装；

(2) 8KB 的片内静态 RAM 和 32KB 的片内 Flash 程序存储器。128 位宽度接口/加速器 可实现高达 70 MHz 工作频率；

L298

ARM2103

键盘显示板

稳压电源

变压器

直流电动机

(3) 通过片内boot 装载程序实现在系统/在应用编程（ISP/IAP）。单个Flash 扇区或整

片擦除时间为100ms，256 字节编程时间为1ms；

(4) 嵌入式ICE RT 通过片内RealMonitor软件提供实时调试；

(5) 10 位A/D 转换器提供8 路模拟输入（每个通道的转换时间低至2.44us），以及特

定的结果寄存器来最大限度地减少中断开销；

(6) 2 个32 位定时器/外部事件计数器（带7 路捕获和7 路比较通道）；

(7) 2 个16 位定时器/外部事件计数器（带3 路捕获和7 路比较通道）；

(8) 低功耗实时时钟（RTC）具有独立的电源和特定的32KHz时钟输入；

(9) 多个串行接口，包括2个UART （16C550协议标准）、2个高速I2C总线（400 Kbit/s）、

SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP；

(10) 向量中断控制器（VIC），可配置优先级和向量地址；

(11) 多达32 个通用I/O口（可承受5V电压）；

(12) 多达13 个边沿、电平触发的外部中断管脚；

(13) 通过一个可编程的片内PLL（100us 的设置时间）可实现最大为70MHz 的CPU操

作频率，其具有10MHz～25MHz 的输入频率；

(14) 片内集成振荡器与外部晶体的操作频率范围为1～25MHz；

(15) 低功耗模式包括空闲模式、带RTC的睡眠模式和掉电模式；

(16) 可通过个别使能/禁止外围功能和外围时钟分频来优化额外功耗；

(17)通过外部中断或RTC 将处理器从掉电模式中唤醒。