
本书基于“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级证书考核和全国职业院校技能大赛“集成电路开发及应用”赛项使用的LK32T102嵌入式开发板,共设有10个项目、26个任务、16个技能训练,涵盖了嵌入式系统开发的基本知识和基本实操,包括LED控制设计、跑马灯控制设计、嵌入式电子产品显示控制、嵌入式键盘与中断控制、定时器应用设计、数据采集远程监控设计、基于DS18B20的温度采集监控设计、按键设置液晶显示电子钟设计、基于OLED的电机监控设计、16×16的LED点阵显示设计10个项目。本书采用“活页手册式”编写形式,基于“项目引领、任务驱动”模式,突出“教、学、做”一体化和边做边学的基本理念,每个项目均由若干个具体任务组成,每个任务均将相关知识和职业岗位基本技能融合在一起,把对知识、实操的学习、训练结合成任务来完成。本书已获得中国半导体行业协会集成电路分会、中国职业教育微电子产教联盟、全国集成电路专业群职业教育标准建设委员会和杭州朗迅科技股份有限公司的认可,可作为全国职业院校技能大赛“集成电路开发及应用”赛项的培训教材,还可以作为“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级证书考核的参考教材。本书可作为职业院校应用电子技术、电子信息工程技术、集成电路技术、微电子技术、汽车智能技术等相关专业嵌入式设计与开发课程的教材,也可作为广大嵌入式产品设计工作相关人员的自学用书。
《嵌入式技术应用开发项目教程(微课版)》顺应国家职业教育改革思想,突出“书证融通、课证融通、赛证融通、业证融通”的职业教育模式。本书内容精选嵌入式系统开发的典型任务,以培养合格的嵌入式工程师为目标设计内容,每个项目均以思政案例导入,既可用于教学,又可作为企业上岗培训考核项目。 本书采用“活页手册式”编写形式,基于“项目引领、任务驱动”模式,突出“教、学、做”一体化和边做边学的基本理念,以嵌入式系统开发的典型项目为主线,连贯多个知识点,项目设计由浅入深,任务编排将职业岗位的相关知识和基本技能融合在一起,把知识、技能的学习和任务的完成过程结合起来。一个任务的完成就是一个完整的嵌入式系统开发过程,这既拉近了教学与职业岗位需求之间的距离,又兼顾了知识学习的系统性和完整性。 本书基于杭州朗迅科技股份有限公司的“LK230T 集成电路应用开发资源系统”设计了各个项目,共有10个项目、26个任务、16个技能训练,注重学习职业岗位的基本知识和培养基本实操技能。项目1主要介绍基于Cortex-M0的LK32T102单片机及其最小系统的开发流程;项目2主要介绍I/O口操作编程的方法和应用;项目3主要介绍数码管显示、OLED显示的应用;项目4主要介绍LK32T102单片机外部中断的编程方法、键盘和外部中断的应用;项目5主要介绍定时器及其应用和编程方法;项目6主要介绍LK32T102单片机的外设寄存器的应用和编程方法;项目7主要介绍温度采集、OLED显示、远程通信等的实现方法;项目8主要介绍I/O口控制外设、定时器应用等操作编程的方法;项目9主要介绍电机控制的应用;项目10主要介绍LED点阵显示屏的显示控制。每个项目均以思政案例导入,联系现代技术热点,将读者对技术技能提升的需求贯穿在各项任务中。 本书可作为职业院校应用电子技术、电子信息工程技术、集成电路技术、微电子技术、汽车智能技术等相关专业嵌入式设计与开发课程的教材,也可作为广大嵌入式产品设计工作相关人员的自学用书。本书大约需要学习72学时,参考学时分配:项目1为6学时、项目2为6学时、项目3为6学时、项目4为6学时、项目5为12学时、项目6为6学时、项目7为6学时、项目8为10学时、项目9为8学时、项目10为6学时。 本书已获得中国半导体行业协会集成电路分会、中国职业教育微电子产教联盟、全国集成电路专业群职业教育标准建设委员会和杭州朗迅科技股份有限公司的认可,可作为全国职业院校技能大赛“集成电路开发及应用”赛项的培训教材,还可以作为“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级证书考核的参考教材。本书课程资源丰富,供有自主学习的集成电路制造工艺的微课资源、课件、课程标准、实操案例及习题等。 本书由学校骨干教师和杭州朗迅科技股份有限公司教研团队共同编写。浙江机电职业技术学院卓婧、苏州信息职业技术学院顾菊芬、山东商业职业技术学院袁科新担任主编,对本书的编写思路与大纲进行了总体规划,指导全书的编写及统稿。安徽电子信息职业技术学院省级教学名师郭志勇担任主审,承担全书各个项目的连贯性审核。项目1和项目3由卓婧编写,项目2由武汉职业技术学院王念桥编写,项目4和项目8由顾菊芬编写,项目5由江西机电职业技术学院邓艳菲编写,项目6由贵州电子信息职业技术学院罗娟编写,项目7由金华职业技术学院林洁编写,项目9由袁科新编写,项目10由山西工程职业学院王宇编写,课程范例由成都职业技术学院孟奕峰编写。杭州朗迅科技股份有限公司教研团队提供嵌入式系统的技术资源、全国职业院校技能大赛“集成电路开发及应用”赛项和“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级标准中的典型任务,并对本书的编写提供了相关课程资源。 最后,向参与本书校对、相关教学资源建设的教师以及专家表示衷心感谢! 由于时间紧迫和编者水平有限,书中难免会有错误和不妥之处,敬请广大读者和专家批评指正。 编者
项目1 LED控制设计 1 1.1 任务1 新建一个基于Cortex-M0的LK32T102单片机工程模板 2 1.1.1 任务描述 2 1.1.2 认识基于Cortex-M0的LK32T102单片机开发板 2 1.1.3 新建基于Cortex-M0的LK32T102单片机工程模板 4 1.2 认识基于Cortex-M0的LK32T102 单片机 11 1.2.1 嵌入式系统 11 1.2.2 ARM Cortex-M0处理器 13 1.2.3 LK32T102单片机 15 1.3 任务2 点亮一个LED 17 1.3.1 任务描述 17 1.3.2 开发第一个基于工程模板的 “点亮一个LED”工程 17 1.3.3 位操作及应用 22 1.4 任务3 LED闪烁控制 24 1.4.1 任务描述 24 1.4.2 LED闪烁控制设计与实现 24 1.4.3 文件包含与条件编译 26 【技能训练1-1】声光报警器设计 27 关键知识点梳理 29 问题与训练 30 项目2 跑马灯控制设计 31 2.1 任务4 LED循环点亮控制 32 2.1.1 任务描述 32 2.1.2 LED循环点亮控制实现 分析 32 2.1.3 LED循环点亮控制设计与 实现 33 【技能训练2-1】LED双向循环点亮 控制 34 2.2 LK32T102单片机的I/O口操作 35 2.2.1 认识LK32T102单片机的I/O口寄存器 35 2.2.2 C语言中的define宏定义 40 2.2.3 I/O口寄存器操作的define宏 定义 41 【技能训练2-2】define宏定义的 应用 43 2.3 任务5 跑马灯控制设计 45 2.3.1 任务描述 45 2.3.2 跑马灯控制实现分析 45 2.3.3 跑马灯控制设计与实现 46 2.3.4 Keil μVision5代码编辑 技巧 47 2.4 任务6 基于设备文件的声光 跑马灯设计 51 2.4.1 任务描述 51 2.4.2 编写设备文件 51 2.4.3 基于设备文件的声光跑马灯 设计与实现 54 关键知识点梳理 56 问题与训练 57 项目3 嵌入式电子产品显示控制 58 3.1 任务7 数码管循环显示0~9 59 3.1.1 任务描述 59 3.1.2 认识数码管 59 3.1.3 数码管循环显示0~9的设计与实现 61 3.1.4 C语言数组 64 【技能训练3-1】数码管循环显示 9~0 66 3.2 任务8 数码管动态扫描显示 设计 66 3.2.1 任务描述 66 3.2.2 数码管动态扫描显示实现 分析 67 3.2.3 数码管动态扫描显示设计与 实现 67 【技能训练3-2】共阳极数码管动态 扫描显示设计 69 3.3 OLED显示屏 70 3.3.1 认识0.96英寸OLED 显示屏 70 3.3.2 OLED显示的关键函数 72 3.3.3 如何提取OLED显示字符的 点阵数据 75 3.4 任务9 OLED显示设计 77 3.4.1 任务描述 77 3.4.2 OLED显示实现分析 77 3.4.3 OLED显示设计与实现 81 关键知识点梳理 87 问题与训练 88 项目4 嵌入式键盘与中断控制 89 4.1 任务10 按键控制设计 90 4.1.1 任务描述 90 4.1.2 认识嵌入式键盘 90 4.1.3 按键控制设计与实现 92 【技能训练4-1】一键多功能控制 设计 96 4.2 任务11 矩阵键盘设计 98 4.2.1 任务描述 98 4.2.2 认识矩阵键盘 98 4.2.3 矩阵键盘设计与实现 100 4.3 任务12 中断方式的按键控制 设计 105 4.3.1 任务描述 105 4.3.2 认识LK32T102单片机 中断 105 4.3.3 中断方式的按键控制设计与 实现 110 【技能训练4-2】抢答器设计 115 关键知识点梳理 117 问题与训练 118 项目5 定时器应用设计 119 5.1 任务13 基于SysTick的1秒 延时设计 120 5.1.1 任务描述 120 5.1.2 认识SysTick定时器 120 5.1.3 SysTick的关键函数编写 124 5.1.4 基于SysTick的1秒延时 设计与实现 126 5.2 任务14 呼吸灯设计 128 5.2.1 任务描述 128 5.2.2 认识PWM 128 5.2.3 呼吸灯设计与实现 130 【技能训练5-1】超声波测距设计 133 5.3 任务15 基于数码管的秒表 设计 142 5.3.1 任务描述 142 5.3.2 秒表设计分析 142 5.3.3 基于数码管的秒表设计与 实现 143 【技能训练5-2】基于OLED的秒表 设计 147 关键知识点梳理 150 问题与训练 151 项目6 数据采集远程监控设计 152 6.1 任务16 电压数据采集设计 153 6.1.1 任务描述 153 6.1.2 LK32T102单片机的模数 转换 153 6.1.3 电压数据采集设计与实现 154 【技能训练6-1】基于OLED的电压 数据采集设计 161 6.2 任务17 LK32T102单片机的串口 通信设计 163 6.2.1 任务描述 163 6.2.2 串行通信基本知识 163 6.2.3 认识LK32T102单片机的 UART串口 166 6.2.4 UART串口通信设计与 实现 167 【技能训练6-2】Printf串口调试 172 6.3 任务18 电压数据采集远程监控 设计 173 6.3.1 任务描述 173 6.3.2 远程监控实现分析 173 6.3.3 电压数据采集远程监控设计与 实现 174 关键知识点梳理 180 问题与训练 181 项目7 基于DS18B20的温度采集监控 设计 182 7.1 DS18B20温度传感器 183 7.1.1 认识DS18B20 183 7.1.2 DS18B20内部结构及 功能 185 7.1.3 DS18B20通信协议 187 7.2 任务19 温度采集监控设计 191 7.2.1 任务描述 191 7.2.2 温度采集监控实现分析 192 7.2.3 温度采集监控设计与实现 194 7.3 任务20 基于OLED的温度采集 远程监控设计 198 7.3.1 任务描述 198 7.3.2 基于OLED的温度采集远程 监控实现分析 198 7.3.3 基于OLED的温度采集远程 监控设计与实现 199 【技能训练7-1】2路温度采集远程 监控设计 201 关键知识点梳理 204 问题与训练 205 项目8 按键设置液晶显示电子钟 设计 206 8.1 LCD12864点阵型液晶显示 模块 207 8.1.1 认识LCD12864液晶显示 模块 208 8.1.2 LCD12864液晶显示模块内部 结构 210 8.1.3 液晶显示坐标关系 212 8.1.4 控制指令及相应代码 212 8.2 任务21 液晶显示电子钟 设计 218 8.2.1 任务描述 218 8.2.2 电路接线 219 8.2.3 液晶显示电子钟设计与 实现 220 8.3 任务22 按键设置液晶显示电子 钟设计 226 8.3.1 任务描述 226 8.3.2 电路接线 226 8.3.3 按键设置电子钟设计与 实现 227 【技能训练8-1】基于OLED的按键 设置电子钟设计 232 关键知识点梳理 235 问题与训练 235 项目9 基于OLED的电机监控设计 237 9.1 电机控制关键技术 238 9.1.1 步进电机控制技术 238 9.1.2 直流电机控制技术 240 9.2 任务23 基于OLED的步进电机 监控设计 243 9.2.1 任务描述 243 9.2.2 基于OLED的步进电机监控 实现分析 244 9.2.3 基于OLED的步进电机监控 设计与实现 245 【技能训练9-1】步进电机智能控制 系统设计 250 9.3 任务24 基于OLED的直流电机 监控设计 256 9.3.1 任务描述 256 9.3.2 基于OLED的直流电机监控 实现分析 257 9.3.3 基于OLED的直流电机监控 设计与实现 258 关键知识点梳理 264 问题与训练 264 项目10 16×16的LED点阵显示 设计 265 10.1 认识LED点阵显示模块 266 10.1.1 LED点阵显示模块结构 266 10.1.2 LED点阵显示方式 267 10.1.3 16×16 LED点阵显示 结构 267 10.2 任务25 8×8的LED点阵显示 设计 269 10.2.1 任务描述 269 10.2.2 8×8的LED点阵显示实现 分析 269 10.2.3 8×8的LED点阵显示设计与 实现 270 【技能训练10-1】8×8LED点阵循环 显示0~9 273 10.3 任务26 16×16的LED点阵显示 设计 274 10.3.1 任务描述 274 10.3.2 16×16的LED点阵显示实现 分析 274 10.3.3 16×16的LED点阵显示设计与实现 275 【技能训练10-2】16×16LED点阵循环 显示“我爱祖国” 279 关键知识点梳理 281 问题与训练 281 课程设计范例 基于LK32T102单片机的 车辆区间测速系统设计 282 一、课程设计目的、功能 282 二、设计分析 284 三、车辆区间测速系统电路设计 284 四、车辆区间测速系统程序设计 285 参考资料 301