ARM的智能小车设计

精品文档---下载后可任意编辑 目录： 1、 引言…………………………………….…………………………….………….……………3 2、 设计要求………………………………….………………………….….……………………3 功能概述………………………….…………………………….….………………….3 功能实现具体方案………………………………….……….……….………………….3 3、 ARM7芯片介绍…………………….………………….……….……………………………4 ………………………….………………….…………….………………………….5 ………………………….………………….………….…………………………….6 4、 硬件系统的设计………………….……………….………………….………………………6 4.1 “cpu and jtag”部分………………….…………………………………………6 4.2 USB供电部分………………………………………………….………………………7 4.3 模数转换（AD）部分………………….…………………….………………………7 4.4 液晶部分………………….………………………………….………………………7 4.5 数码管显示及按键部分………………….………………….………………………8 4.6 无线模块部分………………….…………………………….………………………8 4.7 寻迹部分………………….………………………………….………………………9 4.8 蜂鸣器部分………………….……………………………….………………………10 4.9 外部扩展接口………………….…………………………….………………………10 4.10 电机驱动控制部分………………….……………………….………………………10 4.11 步进电机部分………………….…………………………….………………………12 4.12 电源部分………………….………………………………….………………………12 4.13 复位部分………………….………………………………….………………………13 4.14 温度传感器部分………………….…………………………………………….……13 5、 软件系统的设计……………….……………………………………………………………3 5.1 基本功能实现程序……………………….……………………………………………3 5.2 三米范围实现小车加减速及前进后退程序……………………………………….…3 5.3 扩展功能——串口通信程序…………………………………………………….……3 6、 结语…………………….……………………………………………………………………3 一、引言： ARM处理器是世界上最流行的嵌入式处理器，广泛应用于个人通信等嵌入式领域。 在嵌入式领域，8位处理器已经不再胜任一些复杂的应用，比如GUI，TCP/IP，FILESYSTEM等，而ARM芯片凭借强大的处理能力和极低的功耗，非常适合这些场合。所以现在越来越多的公司在产品选型的时候考虑到使用ARM处理器，从这个角度来说，对于在校大学生来说，掌握ARM开发技术，利于寻找一份好的工作。这也就促使我们在第七学期末课程设计的题目定为ARM7智能小车设计及开发。 二、设计要求 2.1功能概述： 小车必学具备的基本功能： 小车的正常行进；加减速；行进状态显示；按键控制，LED显示；蜂鸣器控制；小车在3米范围内实现自动加速前进、后退停止。 可扩展功能： 串口通信；USB通信；温度测量；LCD显示；无线遥控；自动寻迹、避障；步进电机控制（选一种）。 备注： 我们组完成了小车的基本功能，扩展功能完成了串口通信。 功能实现具体方案： 基本功能实现： （1）小车的正常行进： 使用ARM7的4个可输出16mA电流的IO口控制小车8个方向的正常行进。 前后控制、左右控制需注意：不能同时出现一对IO口都输出1的情况，否则大电流直接从三极管流走，带来很大的功耗。在CPU上电复位时，应立即将4个IO口均置0。 （2）小车的加减速： 使用arm7内部的PWM控制器，通过软件调节其输出信号的占空比，即可实现小车加减速度的控制制。AT91SAM7S64的PA0、PA1具有PWM外设功能，可控制小车前进及后退的加减速。 （3）行进状态显示： 小车行进过程中，通过4个发光二极管显示小车的行进状态：前进：D3亮；后退：D4亮；左转：D2亮；右转：D1亮。 （4）按键控制，LED显示： 小车由4节干电池供电（6V），在干电池使用一段时间后电压会降到5V以下。所以从电压及功耗的角度考虑，系统控制部分应尽量工作在3.3V电压下。使用低压差的稳压芯片MIC5209-3.3V，在输入电压大于3.5V时，就能稳定输出3.3V电压，并且功率消耗很低。HD7279A，作为数码管键盘控制芯片。它的工作电压为5V，显然不能用于小车的设计。—6V，仍然为SPI总线通信，并且其指令与HD7279A完全兼容。 （5）蜂鸣器控制： 1个IO口输出高低电平控制蜂鸣器 扩展功能： （1）串口通信： 用MAX3232转换为232电平，可直接与电脑连接或者与其他标准串口通信设备连接。 （2）USB通信： （3）温度测量： 使用单总线DS18B20温度传感器，检测周围环境温度。低功耗，体积小，并且只占用CPU一个IO口资源。 （4）LCD显示： HD7920主控芯片的液晶，内置8000多个汉字字模。支持串行通信。 （5）无线遥控： 板子上带有315M无线接收模块：没有专门的解码芯片，需要用CPU模拟通信时序自解码。遥控器可以自己利用无线发射模块设计。也可以加上单片机控制，实现更多数据的发送。同时：系统提供多个数字量的输入输出接口，可以外接无线发射模块。 （6）自动寻迹，避障： 通过数字量输入接口接入光电开关，其工作电压为2—6v，满足小车行进过程中的电量消耗。光电开关具有一个红外发射探头，和一个红外接收头，当发射出去的红外光被反射回来接收到时，输出低电平，否则输出高电平。其距离可调（3cm-80cm）。利用它可以检测到黑线，或前方障碍物，即实现寻迹及避障功能。 （7）步进电机控制： 两相四线步进电机：一路电源输入，4路控制输入。可用来带动光电开关，检测360度范围内的障碍物。 (更多的拓展功能：GPRS通信；GPS卫星定位；外接其他数字量/模拟量的传感器（如湿度，二氧化碳浓度等）；太阳能供电) 三、ARM7芯片简单介绍： 特点 1、集成了ARM7TDMI ARM Thumb 处理器;-高性能的32位RISC架构;-高密度的16位指令集;-性能/功耗(MIPS/Watt)的领先者;-嵌入式ICE电路仿真,支持调试通讯.2、64K字节的片内高速Flash存储器,共5