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课程设计(嵌入式)

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1 成绩 _______ 指导教师评定成绩： 审定成绩：

重 庆 邮 电 大 学 移 通 学 院

课程设计报告 设计题目： 基于ARM的交通灯设计 学 校： 重庆邮电大学移动学院 学 生 姓 名： 刘星 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 05111301 学 号： 2013212290 指 导 教 师： 黄 娜

设计时间： 2016 年 11 月 重庆邮电大学移通学院 2

《嵌入式系统》课程设计任务书 引言：嵌入式系统课程设计是自动化专业的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学各个专业的基本理论、基本方法对现实生活中的实际问题进行设计和调试。 一、 设计题目：基于ARM的交通灯设计 掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O口，中断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。 二、 系统工作过程说明 车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。 利用S3C24X0 ARM芯片实现单路交通灯的控制： ① 实现红、绿、黄灯的循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的LED灯实现此功能，由南往北方向红、黄、绿三个灯依次在P1.18、P1.19、P1.20上，由北往南方向的红、黄、绿三个灯依次接在P1.21、P1.22、P1.23上，人行道用红、绿两个灯控制，依次接在P1.24、P1.25上，用软件控制灯的亮与灭来控制车辆和行人的通行。 ② 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 ③ 南北方向控制车辆的绿灯熄灭的同时，控制蜂鸣器响2秒来作为警报。蜂鸣器接P0.7引脚。 交通路口示意图如下图： 3

设计内容： （1）完成S3C24X0最小系统的硬件电路设计，并用Protel DXP设计电路原理图； （2）完成交通指示灯控制程序代码设计，在实验箱上调试并且能正常工作。 三、 设计步骤： （1）对系统进行需求分析； （2）初始化配置（各种寄存器）； （3）编写各种相关的中断程序并在主函数中调用这些程序； （4）编译程序； （5）使用仿真器进行调试。 4

摘要 本设计此次试验以S3C2440嵌入式开发平台为硬件基础，主要介绍了嵌入式实时操作系统中的最小系统的各个组成部分，其中包括电源、时钟、复位、存储器、JTAG接口电路原理图及交通灯电路图的设计。随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一个热点。它并不是最近出现的新技术，只是随着微电子技术和计算机技术的发展，微控制芯片功能越来越大，而嵌入微控制芯片的设备和系统越来越多，从而使得这种技术越来越引人注目。它对软硬件的体积大小、成本、功耗和可靠性都提出了严格的要求。嵌入式系统的功能越来越强大，实现也越来越复杂，随之出现的就是可靠性大大降低。最近的一种趋势是一个功能强大的嵌入式系统通常需要一种操作系统来给予支持，这种操作系统是已经成熟并且稳定的，可以是嵌入式的Linux，WINCE等等。本文所要研究的就是基于ARM嵌入式系统的交通灯系统的设计与实现。

关键词：ARM 交通灯 控制 5

一、绪论 1、设计目的 掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O口，中断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。

2、设计内容 1. 查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片 2. 总体设计方案规划，设计车辆遇到红灯停绿灯行情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。 3. 系统硬件设计，熟悉I/O接口，定时器，计数器工作原理 4. 系统软件设计，包括交通信号灯的工作流程软件实现，用C语言编程 5. 设计心得体会及总结。

3、要实现的目标 通过设计，培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对ARM芯片的了解；熟悉ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。 利用ARM芯片模拟实现交通灯控制。自行选择所需ARM芯片，查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片，了解所选ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用ARM芯片完成交通灯的模拟控制。 6

二、系统分析及硬件设计 1、S3C24X0芯片介绍 S3C2440A 基于 ARM920T 核心，0.13µm 的 CMOS 标准宏单元和存储器单元。低功耗，简单，精致，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。 它采用了新的总线架构如先进微控制总线构架（AMBA）。S3C2440A 的突出特点是其处理器核心，是一个由 Advanced RISC Machines（ARM）公司设计的 16/32 位 ARM920T 的 RISC 处理器。 ARM920T 实现了 MMU，AMBA 总线和哈佛结构高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的 16KB 指令高速缓存和 16KB 数据高速缓存。每个都是由具有 8 字长的行(line)组成。 S3C2440A 集成的以下片上功能： 1.2V 内核供电, 1.8V/2.5V/3.3V 储存器供电, 3.3V 外部 I/O 供电， 具备 16KB 的指令缓存和 16KB 的数据缓存和 MMU 的微处理器 ● 外部存储控制器（SDRAM 控制和片选逻辑） ● LCD 控制器（最大支持 4K 色 STN 和 256K 色 TFT）提供 1 通道 LCD 专用 DMA ● 4 通道 DMA 并有外部请求引脚 ● 3 通道 UART（IrDA1.0, 64 字节发送 FIFO 和 64 字节接收 FIFO） ● 2 通道 SPI ● 1 通道 IIC 总线接口（支持多主机） ● 1 通道 IIS 总线音频编码器接口 ● AC’97 编解码器接口 ● 兼容 SD 主接口协议 1.0 版和 MMC 卡协议 2.11 兼容版 ● 2 通道 USB 主机/1 通道 USB 设备（1.1 版） ● 4 通道 PWM 定时器和 1 通道内部定时器/看门狗定时器 ● 8 通道 10 位 ADC 和触摸屏接口 ● 具有日历功能的 RTC ● 摄像头接口（最大支持 4096×4096 像素输入；2048×2048 像素输入支持缩放） 7

● 130 个通用 I/O 口和 24 通道外部中断源 ● 具有普通，慢速，空闲和掉电模式 ● 具有 PLL 片上时钟发生器 系统管理 ● 支持大/小端 ● 地址空间：每 Bank 128M 字节（总共 1G 字节） ● 支持可编程的每 Bank 8/16/32 位数据总线宽度 ● BANK0 到 BANK6 固定 Bank 的起始地址 ● BANK7 具有可编程 Bank 起始地址和大小 ● 8 个存储器 Bank： ● 六个存储器 Bank 为 ROM，SRAM 和其它 ● 两个存储器 Bank 为 ROM/SRAM/ SDRAM ● 所有存储器具备完整可编程访问周期 ● 支持外部等待信号来扩展总线周期 ● 支持 SDRAM 掉电时自刷新模式 ● 支持从各种类型 ROM 启动（NOR/NAND Flash， EEPROM 或其它） NAND Flash 启动引导 （BootLoader ） ● 支持从 NAND Flash 启动 ● 4KB 的启动内部缓冲区 ● 支持启动后 NAND flash 作为存储器 ● 支持先进 NAND Flash

2、系统电路设计 3、电路原理图 8

三、系统软件设计 1、系统流程图 9 2、系统程序设计 1.首先从设定系统初始值开始，将所有交通灯，数码管的选位，以及倒数计数的数组设定。 2.开始设定子程序，定时器0中断服务子程序 重装初值，计数增减，人行道红灯马路绿灯，并且开始计数递减，若在55内并且是0时开始显示黄灯闪烁，闪烁3秒，若是55秒的话马路黄灯人行道红灯，若是在55到60秒之内，黄灯开始闪烁，当到60秒时，马路红灯人行道绿灯。 3.主程序开始时，要先对中断程序进行中断初始化。 4.对主程序开始调试，先设置引脚位置和输出位置，初始化定时器，然后引用中断程序，根据定时器的定时，设定红绿黄灯跳转。 10

四、系统调试 11

总结 了解所选择的ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等的相关原理，并巩固学习嵌入式的相关内容知识。 这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

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基于嵌入式的课程设计

基于嵌入式的课程设计

基于嵌入式的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解嵌入式的概念及其在现实生活中的应用。

2. 学生能掌握嵌入式系统的基本组成部分及工作原理。

3. 学生能了解嵌入式编程的基本方法和技巧。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的嵌入式系统电路。

2. 学生能编写简单的嵌入式程序，实现特定功能。

3. 学生能通过实际操作，培养动手能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对嵌入式技术产生浓厚的兴趣，提高学习的积极性和主动性。

2. 学生在课程学习中，培养良好的学习习惯和探究精神。

3. 学生通过嵌入式课程的学习，认识到科技对社会发展的推动作用，增强社会责任感和创新意识。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在让学生在实际操作中掌握嵌入式技术的基本知识和技能。

学生特点：六年级学生具备一定的逻辑思维能力和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，采用项目驱动的教学方法，引导学生主动探究，注重培养学生的实践能力和团队协作精神。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 嵌入式系统概述：介绍嵌入式系统的定义、发展历程和应用领域，结合课本第一章内容，让学生对嵌入式系统有一个全面的认识。

2. 嵌入式系统硬件：讲解嵌入式系统的基本硬件组成，如微控制器、传感器、执行器等，结合课本第二章，分析各部分功能及相互关系。

3. 嵌入式系统软件：介绍嵌入式编程的基本知识，如C语言编程、汇编语言编程等，依据课本第三章，让学生掌握嵌入式程序设计的方法。

4. 嵌入式系统设计与实践：结合项目案例，引导学生进行嵌入式系统电路设计、编程和调试，参考课本第四章，培养学生动手能力和实际问题解决能力。

5. 嵌入式系统应用：分析嵌入式系统在实际应用中的案例，如智能家居、物联网等，结合课本第五章，让学生了解嵌入式技术的广泛应用。

教学安排和进度：第一周：嵌入式系统概述第二周：嵌入式系统硬件第三周：嵌入式系统软件第四周：嵌入式系统设计与实践第五周：嵌入式系统应用教学内容与课本紧密关联，确保科学性和系统性。

嵌入式智能小车课程设计

嵌入式智能小车课程设计

嵌入式智能小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解嵌入式智能小车的基本原理，掌握小车各部件的功能和相互关系。

2. 学生能掌握嵌入式系统的基本编程方法，运用编程实现智能小车的控制功能。

3. 学生能了解传感器的工作原理，并将其应用于智能小车的环境感知。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并搭建简单的嵌入式智能小车。

2. 学生能通过编程实现对智能小车的运动控制，包括速度、方向等。

3. 学生能利用传感器采集环境信息，实现对智能小车的智能控制。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统及智能硬件的兴趣，激发学生创新意识和探索精神。

2. 培养学生团队协作意识，提高沟通与协作能力。

3. 增强学生的环保意识，培养学生对人工智能在可持续发展中的作用的认识。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，具有一定的信息技术基础，喜欢动手实践，善于合作交流。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生解决问题的能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能在课程中取得进步。

通过课程学习，使学生达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。

二、教学内容1. 嵌入式智能小车基础知识：- 介绍嵌入式系统的概念、发展及应用。

- 智能小车的基本结构、功能及工作原理。

2. 嵌入式系统编程：- 学习编程语言（如C语言）的基本语法。

- 掌握嵌入式系统编程方法和技巧。

- 实践编写控制智能小车的程序。

3. 传感器及其应用：- 了解常见传感器（如红外传感器、超声波传感器）的工作原理。

- 学习传感器在智能小车环境感知中的应用。

4. 智能小车设计与搭建：- 学习小车各部件的选型及组装方法。

- 实践搭建嵌入式智能小车。

5. 智能小车控制算法：- 学习简单的控制算法（如PID控制）。

- 实践编写智能小车控制程序，实现运动控制。

嵌入式系统stm32课程设计

嵌入式系统stm32课程设计

嵌入式系统stm32课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解嵌入式系统基本概念，掌握STM32的硬件结构和编程环境。

2. 学会使用C语言进行STM32程序设计，理解中断、定时器等基本原理和应用。

3. 掌握嵌入式系统外围设备的使用，如LED、按键、串口等，并能进行简单的系统集成。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并实现具有实际功能的嵌入式系统项目。

2. 培养学生的动手实践能力，提高问题解决能力和程序调试技巧。

3. 增强团队协作能力，通过项目实践，学会分工合作和沟通交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统的兴趣，激发学习热情，形成自主学习的习惯。

2. 树立正确的工程观念，注重实际应用，关注技术发展，提高创新意识。

3. 培养学生的责任心，使其认识到所学知识对社会和国家的贡献，树立远大理想。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识和实际操作，培养学生的嵌入式系统设计能力。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对嵌入式系统有一定了解，但缺乏实际项目经验。

教学要求：结合课程特点和学生学习情况，注重理论与实践相结合，通过项目驱动，引导学生主动探究，提高解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 嵌入式系统概述- 嵌入式系统的定义、特点与应用领域- STM32微控制器简介2. STM32硬件结构与编程环境- STM32的内部结构、外设接口- Keil MDK集成开发环境的使用3. STM32编程基础- C语言基础回顾- STM32程序框架与编译过程- 中断、定时器等基本原理及应用4. 外围设备使用- LED、按键、串口等外设的原理与编程- ADC、PWM等模拟外设的使用5. 嵌入式系统项目实践- 设计并实现具有实际功能的嵌入式系统项目- 项目分析与需求分析- 硬件电路设计与软件编程6. 课程总结与拓展- 课程知识梳理与巩固- 探讨嵌入式系统发展趋势与前沿技术教学内容安排与进度：第1-2周：嵌入式系统概述、STM32硬件结构与编程环境第3-4周：STM32编程基础第5-6周：外围设备使用第7-8周：嵌入式系统项目实践第9-10周：课程总结与拓展教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材，按照教材章节顺序进行教学，确保学生能够系统地掌握嵌入式系统STM32的知识点和技能。

嵌入式系统课程设计题目

嵌入式系统课程设计题目

嵌入式系统课程设计题目1.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏）2.ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。

为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。

从硬件设计和软件实现2方面对该系统进行具体设计。

）3.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明）4.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制动性能测试系统）5.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总线的分布式监控系统。

用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6. 0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。

）6.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能）7.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路CAN总线通信系统。

完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U - boot、嵌入式L inux - 操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。

）8.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发）9.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。