电子设计案例教程——基于Flowcode的流码编程(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-08-12 03:06:32

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作者:陈铁 主编 蒋保涛、鄢军霞 副主编

出版社:化学工业出版社

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电子设计案例教程——基于Flowcode的流码编程

电子设计案例教程——基于Flowcode的流码编程试读:

前言

嵌入式系统是当前和今后很长一段时期内电子技术与计算机技术应用的热门技术。它不仅应用在如电视、VCR(卡带式影像录放机)、数码摄像机、手机、打印机、麦克风、洗碗机、洗衣机等设备上,为人们生活的各个方面带来便利,也应用于航空航天工业、军事工业、工农业自动控制,如机器人、汽车引擎控制、防抱死刹车、温度控制、工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信产品、互联网等各个领域以及任何需要远程控制的电子设备和电子产品中。作为终端设备,通过Internet或Intranet可以实现自动售货、水电煤气抄表、家庭自动控制、蜂窝电话等远程数据传输和控制;还可以通过掌上PDA、计算机实现企业管理、数据库管理、网上浏览等。

然而,嵌入式系统的开发与应用对人才的素质要求很高。一方面对人才的创新能力有很高的要求;另一方面,要求从业者具有电子、计算机、物理、数学、生物、医学等多学科的综合技术。这导致嵌入式人才缺口大,且面临着培养周期长、困难的状况,传统的培养模式已经很难满足实际的需要。

E-blocks组合嵌入式系统由英国哈德斯菲尔德大学研发(哈德斯菲尔德大学始于1841年,是全英五大“工读交替制课程”提供者之一)。该系统克服传统教学方式的盲点,契合了电子类实验的需求,并保持良好的扩充性,现由Matrix公司进行技术转移与市场推广。目前Matrix E-blocks具有18个语言版本(包含中文)进入全球相关的教育领域和嵌入式系统应用与开发领域。

E-blocks组合式嵌入式系统由软件和硬件组成。硬件由负责控制“上游”的编程板和“下游”的应用板构成。软件主要是由Matrix提供的Flowcode各版本开发平台,该平台支持汇编语言(Assembly)、C语言(Programmable Logic)、图形语言(Flowcode),不同语言满足不同程度的需要。其中图形语言(Flowcode)是微控制领域先进的图形编程语言,编写程序十分简洁直观。

E-blocks系统的特点体现在以下几方面。

简便:Flowcode和E-blocks的紧密结合可以极大提升系统开发速度,即使第一次使用E-blocks的用户也能够在短时间内掌握。

系统:从系统整体角度出发,培养学生对电子系统的总体认识。

灵活:可以根据需求自由搭建电子系统,灵活性强。

高性价比:一块E-block板能够用在不同的电子系统上,避免重复购买,降低成本。

实用:能够快速地搭建原理样机进行功能测试,缩短电子产品的开发时间。

本书沿引Matrix公司的教育理念,用图形编程方法帮助初学者掌握编程技术,为进一步深入学习打下良好的基础。全书共分三部分。第一部分主要是介绍E-block学习套件和Flowcode图形编程软件,帮助初学者了解使用工具;第二部分则以任务驱动方式,围绕常用器件进行程序设计,如LED、开关、7段数码管、LCD、键盘、ADC传感器等,并以软件仿真和硬件呈现方式进行验证;第三部分作为能力拓展部分,以两个综合性工程为例介绍实际应用项目的开发方法,深入掌握图形化编程工作在实际项目中的应用。

作为入门级教程,本书采用了以图解为主的编写方法,并尽可能地详细图解每一个步骤。初学者只需要按照步骤即可完成教程中的实例操作,也可以根据需求自主进行修改和试验。

本书由陈铁任主编,蒋保涛、鄢军霞任副主编,朱小祥、游家发、黎杨梅参与了编写。由于时间紧迫,笔者水平有限,书中难免存在疏漏和不妥之处,由衷地欢迎各位读者、业内人士批评指正!编 者2015年6月第一部分 E-blocks与Flowcode简介项目一 E-blocks套装介绍

E-blocks组合嵌入式系统硬件由负责控制“上游”的编程板和“下游”的应用板构成。软件支持汇编语言(Assembly)、C语言(Programmable Logic)以及Matrix提供的图形化编程语言(Flowcode),不同语言可满足不同层次的需要,不会因为学生编程能力的高低影响设计。其中Flowcode是微控制领域先进的图形编程语言,编写程序简单、直观。一、组件组成

①上游板:EB006综合板,主控制器(单片机)为PIC16F877A,如图1-1-1所示。图1-1-1 EB006综合板

②下游板:由各类应用板构成,以满足不同的应用需求,可扩充,如图1-1-2所示。图1-1-2 下游8种应用板二、使用E-blocks系统开发的一般步骤

E-blocks系统开发的步骤如图1-1-3所示。图1-1-3 E-blocks系统开发程序三、编程主板跳线分布

E-blocks系统中使用各种跳线实现振荡器、时钟、下载方式及I/O口的选择,其分布如图1-1-4所示。图1-1-4 编程主板跳线分布图

SW2——振荡器方式选择开关,即RC振荡方式和TXAL晶体振荡器方式。

SW1——RC时钟速度,即慢速(SLOW)和快速(FAST)。

J12、J13、J14:USB——程序下载方式。

J11、J16、J17:I/O Port——LVP跳线选择。四、编程板与应用板的几种组合开发方式

①适合于输出、延时、连接点、计算、循环学习,如图1-1-5所示。图1-1-5 组合1

②适合于输入、判断等,如图1-1-6所示。图1-1-6 组合2

③适用于LCD输出学习,如图1-1-7所示。图1-1-7 组合3

④适用于7段数码管学习,如图1-1-8所示。图1-1-8 组合4

⑤适合于LCD显示、外部中断、定时中断等,如图1-1-9所示。图1-1-9 组合5

⑥适合于键盘等学习,如图1-1-10所示。图1-1-10 组合6

⑦适合于模拟输入、宏、传感器、EEPROM等学习,如图1-1-11所示。图1-1-11 组合7

除上面介绍的组合开发方式之外,实际使用时也可以根据需要进行其他组合,共有几十种组合方式。项目二 Flowcode介绍

Flowcode是一种图形化编程语言,允许使用者创建一个简单的单片机应用程序。通过单击并拖拽图标来创建程序流程图,称为图形化程序,这些程序经过编译后在单片机上运行,可以控制外部设备如LED、液晶显示器等。

Flowcode具有仿真模拟功能,应用时可以先进行仿真,确认无误后再将程序下载到芯片中。一、使用Flowcode的一般步骤

该步骤如图1-2-1所示。图1-2-1 Flowcode编程步骤二、Flowcode图形编程介绍

Flowcode编程环境由主流程图、菜单栏、工具栏、编程模块、组件栏(虚拟元件和虚拟设备)、仿真面板、特殊窗口等组成。利用鼠标拖入功能可以将其拖入主流程图中的相关位置,实现编程,如图1-2-2所示。图1-2-2 Flowcode编程环境界面

1.菜单栏

图1-2-3为菜单栏图标,从左至右依次为框图窗口、文件(档案)、编辑、视图(检视)、面板、虚拟网络、宏(子程序)、运行、芯片、窗口、帮助。图1-2-3 菜单栏图标

2.编程模块

拖放编程模块上的图标,构建程序流程图,如图1-2-4所示,从左至右依次为输入、输出、延时、决策、开关决策、跳转点、跳转、循环、宏、元件宏、计算、字符串处理、中断、插入C代码。图1-2-4 编程模块图标

3.组件栏

组件栏如图1-2-5所示,依次为组合编辑工具、公共器件模块、输入模块、输出模块、主题模块、无线模块、外围设备、机械驱动设备、其他设备。图1-2-5 组件栏图标

这个工具栏显示的外部组件可以被连接到一个单片机。点击一个组件头,它将被添加到单片机视图中。组件的连接和性质需要根据连接端口和方式进行设置。

4.工具栏

这个工具栏上的按钮用于打开或关闭文件及文件夹,控制仿真和下载功能等,如图1-2-6所示。图1-2-6 菜单和仿真工具栏

功能依次为新建主程序、打开程序、保存程序、剪切、复制、粘贴、撤销、恢复、打印、帮助、仿真、仿真暂停、仿真停止、步进检查程序、步过检查程序、编译C代码、编译汇编代码、编译流程图并写入到芯片。

5.特殊窗口

①“芯片”显示窗口。如图1-2-7所示,当程序流程图中被模拟单片机的I/O端口为输出时,图中引脚15、16、18代表输出高电平,其余黑色引脚代表输出低电平。图1-2-7 “芯片”显示窗口

②框图窗口。框图窗口是程序流程图的显示视窗,如图1-2-8所示。图1-2-8 框图窗口

③变量管理窗口。仿真流程图、数值的变量显示在这个窗口,亦可对变量的值进行更新,测试程序在已知条件下的变化情况,如图1-2-9所示。图1-2-9 变量管理窗口

④调用堆栈窗口。显示当前被模拟运行的宏。在仿真过程中可观察到宏之间的调用情况,如图1-2-10所示。图1-2-10 调用堆栈窗口第二部分 基础项目项目一 输出

知识目标:了解E-blocks的LED硬件模板,会将其组装在主控制板的A、B、C、D、E端口。了解Flowcode模块化编程方法,会编程控制LED模板模拟流水灯。

硬件组装

第一步:取出E-blocks套件中的主控制板、电源适配器、LED模板、USB连线。

第二步:将LED模板插入主控制板的“B口”。

第三步:将电源适配器输入端插入供电插座,输出端插入主控制板电源插孔,此时,电源指示灯亮。

第四步:用USB连线将主控制板和电脑连接起来。

第五步:设置主控制板跳线(仅对EB006),见表2-1-1、表2-1-2。表2-1-1 主控制板跳线参数表2-1-2 主板设置参数任务一 点亮1个LED灯

1.程序编写

点亮LED模板上最低位的编号为D0的LED灯。

第一步:双击桌面上的Flowcode程序图标,进入Flowcode流程图选择框,如图2-1-1所示。图2-1-1 Flowcode流程图选择框

选中“创新Flowcode流程图”,点击“确定”进入“选择目标”框,如图2-1-2所示。图2-1-2 “选择目标”框图

选择控制器型号“16F877A”,点击“确定”进入Flowcode程序设计编辑界面,如图2-1-3所示。图2-1-3 Flowcode程序设计编辑界面

第二步:用鼠标指向“输出模块”,按住鼠标左键,将其拖入模块下方,如图2-1-4所示;双击模块,进入该模块的编辑框,如图2-1-5所示。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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