基于arm嵌入式系统的五路智能抢答器设计

1五路智能抢答器摘要随着电子技术的飞速发展，基于嵌入式的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于嵌入式的控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。电子智能抢答在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用嵌入式系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。由于ARM7的开发板的按键只有六个，为了现象比较清晰的观察和操作的易于控制，抢答组数在五组以内任意使用，本系统设计为模块形式采用ARM7的2138开发板与PC机的链接来实现的，系统工作原理本系统采用ARM7的2138开发板模块作为核心。控制系统的五个模块分别为显示模块、显示驱动模块、定时器模块、抢答开关按键模块、蜂鸣器输出模块。关键词按键；显示；驱动；抢答；定时一、设计任务与要求1）设计一个容纳5组参赛队的智能式的抢答器，每组设置一抢答按钮供抢答者使用。2）设置一个系统清除和抢答控制开关按钮S，该开关由主持人控制。3）抢答器具有锁存与显示功能。选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示号码，同时亮相应号的流水灯。其他选手无法抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4）抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动“开始“键后，定时器进行计时，定时30秒。5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，流水灯输出且音乐输出“康定情歌”歌曲，显示器上显示选手的号码，并保持到主持人将系统清除为止，音乐输出完后主持人才能按复位键开始重新一轮的抢答。2二、实训目的本次实训使用LPC2131的SPI接口作为主机向74HC595发送数据，数据内容由7段数码管显示，再加上GPIO输入实验的按键输入检测，由自己编程实现程序检测按键状态时，控制蜂鸣器蜂鸣和对应号的流水灯来，（即表示此号队抢答到），进而进入定时状态抢答，用定时器0实现30S定时，查询标志位等待定时时间到达，表示此一轮抢答完毕，音乐输出，而后按键复位开始新一轮的抢答。如此不断的循环下去，实现了智能抢答的效果。在本次实验中，参赛选手由按键15表示，主持人按键由按键6表示即复位和开始按键。通过本次的实验，能使自己了解并掌握定时器查询方式和中断的用法和SPI的7段数码管显示用法，还有就是更熟练地应用GPIO口，以设计生活中实用的抢答来培养自己的思维和加强自己的系统设计能力。三、实验仪器1、装有ADS12及EASYJTAG仿真器的电脑一台2、ARM7开发板一块四、实验原理（一）、GPIO的相关原理3414、GPIO蜂鸣器控制如果跳线JP11选择蜂鸣器，当P07输出低电平，蜂鸣器蜂鸣，当P07输出高电平时，蜂鸣器停止蜂鸣。实验利用P07的输出功能，控制蜂鸣器，程序设置PINSEL0使P07链接GPIO,并通过IO0DIR将其设置输出状态，然后通过IO0CLR和IO0SET清零和置位P07口，控制蜂鸣器。415、GPIO输出单路LED控制实验程序首先设置管脚链接GPIO，接着设置P118口为输出模式，然后通过IO1CLR和IO1SET控制盘18，驱动LED1的亮灭。416、GPIO输出多路LED控制4当跳线JP12全部选择LED8LED1后，P125P118分别控制这8路LED,就可以进行流水灯实验。（二）、SPI接口相关原理421、概述422、特性423、管脚描述5424、结构425、SPI基本操作6426、SPI7段数码显示7（三）、定时器0相关原理431、概述432、特性433、结构8434、功能框图9435、定时器查询（四）、脉宽调制相关原理441、概述10442、特性443、管脚描述11444、结构445、基本操作12446、PWM音乐输出13五、实验程序/COPYRIGHTCGUANGZOUZLGMCUDEVELOPMENTCO,LTD14GRADUATESCHOOLHTTP/WWWZLGMCUCOMFILEINFOFILENAMEMAINCLASTMODIFIEDDATE20040916LASTVERSION10DESCRIPTIONSTHEMAINFUNCTIONEXAMPLETEMPLATECREATEDBYCHENMINGJICREATEDDATE20040916VERSION10DESCRIPTIONSTHEORIGINALVERSIONMODIFIEDBYCHENXIBINGMODIFIEDDATE20050114VERSIONDESCRIPTIONSSPI实验，74HC595驱动7段数码管。/INCLUDE“CONFIGH“INCLUDE“MUSICH“DEFINEBEEP10DLYFORI0I0DLY16FORI0I0X7FFFFIVOIDDINGSHI/定时器0初始化/T0TC0/定时器设置为0/T0PR0/时钟不分频/T0MCR0X03/设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志/T0MR0FPCLK5/5秒钟定时/T0TCR0X01/启动定时器/T0IR0X01WHILET0IR/等待定时时间到/T0IR0X01/函数名称MSPI_INIT函数功能初始化SPI接口，设置为主机。入口参数无出口参数无/VOIDMSPI_INITVOIDPINSEL00X00005500/设置管脚连接SPIPINSEL2PINSEL2/P12516连接GPIOSPCCR0X52/设置SPI时钟分频SPCR03|/CPHA0,数据在SCK的第一个时钟沿采样14|/CPOL1,SCK为低有效15|/MSTR1,SPI处于主模式06|/LSBF0,SPI数据传输MSB位7在先07/SPIE0,SPI中断被禁止/函数名称MSPI_SENDDATA17函数功能向SPI总线发送数据。入口参数DATA待发送的数据出口参数返回值为读取的数据/UINT8MSPI_SENDDATAUINT8DATAIOCLRHC595_CS/片选74HC595SPI_SPDRDATAWHILE0SPI_SPSR/等待SPIF置位，即等待数据发送完毕IOSETHC595_CSRETURNSPI_SPDRCONSTUINT32LED_TBL0X00,0XFF,/全部熄灭后，再全部点亮0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80,/依次逐个点亮0X01,0X03,0X07,0X0F,0X1F,0X3F,0X7F,0XFF,/依次逐个叠加0XFF,0X7F,0X3F,0X1F,0X0F,0X07,0X03,0X01,/依次逐个递减0X81,0X42,0X24,0X18,0X18,0X24,0X42,0X81,/两个靠拢后分开0X81,0XC3,0XE7,0XFF,0XFF,0XE7,0XC3,0X81/从两边叠加后递减/此表为LED0F以及L、P的字模/UINT8CONSTDISP_TAB6/0123450XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92MUSICPINSEL00X0214FORI0I40IPWMMR0FPCLK/HCMMI/设置输出频率PWMLER0X05/更新匹配值后，必须锁存IO1SETLED_TBLI18IO1CLRLED_TBLI18DELAYHCMM_LIPINSEL00X00005500/18函数名称MAIN函数功能使用硬件SPI，74HC595驱动控制7段数码管显示。先显示0F的字模，然后显示LPC2131字样。/INTMAINVOIDUINT8I,KPINSEL00X00005500/设置SPI管脚连接PINSEL10X00000000PINSEL00X0214IO0DIRBEEP|HC595_CSPINSEL2PINSEL2/P12516连接GPIOIO1DIRLEDS8/设置LED1控制口为输出MSPI_INITIO1SETLEDS8IO0SETBEEPPWMPR0X00/不分频，计数频率为FPCLKPWMMCR0X02/设置PWMMR0匹配时复位PWMTCPWMPCR0X0400/允许PWM2输出，单边PWMPWMMR0FPCLK/500PWMMR2PWMMR0/2/50占空比PWMLER0X05/PWM0和PWM2匹配锁存PWMTCR0X02/复位PWMTCPWMTCR0X09/启动PWM输出MSPI_INIT/初始化SPI接口WHILE1IFIO0PIN/发送显示数据IO1CLRLED6DELAYNS20IO1SETLED6DELAYNS20IFIO0PIN/发送显示数据IO1CLRLED1/LED1点亮DELAYNS20IO1SETLED1/LED1熄灭19DINGSHI/进入定时程序WHILEIO0PIN/进入音乐输出程序ELSEIFIO0PIN/发送显示数据数码显示2IO1CLRLED2/LED2点亮DELAYNS20/延时IO1SETLED2/LED2熄灭DINGSHI/进入定时程序WHILEIO0PIN/进入音乐输出程序ELSEIFIO0PIN/发送显示数据数码显示3IO1CLRLED3/LED3点亮DELAYNS20/延时IO1SETLED3/LED2熄灭DINGSHI/进入定时程序WHILEIO0PIN/进入音乐输出程序ELSEIFIO0PIN/发送显示数据数码显示4IO1CLRLED4/LED4点亮DELAYNS20/延时IO1SETLED4/LED4熄灭DINGSHI/进入定时程序WHILEIO0PIN/进入音乐输出程序ELSEIFIO0PIN/发送显示数据数码显示5IO1CLRLED5/LED5点亮DELAYNS50/延时IO1SETLED5/LED5熄灭DINGSHI/进入定时程序WHILEIO0PIN/进入音乐输出程序RETURN0/ENDOFFILE/六、实验现象及结果当程序执行时，LPC2138开发板的LED6闪烁的亮，表示准备开始比赛，当主持人按下按键6（作为开始按键），这时数码管显示数字0，表示进入抢答开始抢答，这时选手1到5谁先按下按键，谁优先抢答到，通过寄存器锁存，数码显示相应选手的号码，且相应的灯就亮，灯亮后延时熄灭，表示选手进入抢答状态的定时状态，定时30S回答，应用定时器0的查询方式当定时时间到了且按键六没按下复位，这时通过PWM2音乐输出且配有流水灯花样，表示此轮抢答结束，此时才能按下按键6才能复位开始新一轮的抢答。七、实训心得通过这次实训设计。我设计电子智能抢答器，采用ARM7中的GPIO、SPI接口、定时器0、脉宽调制PWM等相关知识的结合。把在学校三年所学知识连成一串。理论联系实践，体现出大学生动手能力。通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能21会记住很多的书本知识，但是通过实习论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。把握重点、攻克难关，学到用到、活学活用。在设计过程中由于时间仓促有很多地方难免存在不足之处，原先定时器定时总不能按预想的工作，后来在老师的指点下终于把问题解决了，并实现了自己原先设想的相关功能，达到了设计的目的，在软件设计中有些功能还尚未开发出来。但在以后的工作中，我们会严格要求自己，追求完美。谢辞当我以学子的身份踏入龙岩学院校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。提笔写下“谢辞”，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。四年的大学生活不知不觉中就要过来四分之三了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。在大学的点点滴滴的美好回忆里，感谢学院给我们提供这个能自我展示的平台，感谢我的指导教师涂二生老师，你从一开始的方向的选定，到最后的实训的圆满的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误进行修改。谢谢我的科任老师，从大一到大三是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。我要感谢在我三年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝22贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘教育我们如何做人在此，我还要感谢同班同学在我实训过程中遇到问题时给予我的帮助和鼓励，也是你们陪我度过这三年的生活。23开始选择引脚连接SPI，引脚连接GOIO且为输出口,P07引脚连接PWM2，P015为蜂鸣器控制口且为输出，P016P021为按键且为输入状态设置时钟分频；设置时钟