数字时钟课程设计文档格式.docx
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1.1系统背景1
第二章系统硬件设计2
2.1系统原理图2
2.2单片机（MCU）模块3
2.2.1MC9S08AW60单片机性能概述3
2.2.2内部结构简图3
2.3串行通信模块4
2.3.1MAX232引脚图4
2.3.2串行通信的电路原理5
2.4液晶显示模块6
第三章系统软件设计8
3.1MCU方（C）程序8
3.1.1串行通信子程序14
3.1.2LCD子程序18
第四章系统测试21
第五章总结展望24
5.1总结24
5.2展望24
参考文献24
第一章系统概要
1.1系统背景
数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，广泛
用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，已成为人们日常生活中
不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体与振荡器的广泛应
用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表，而且大大地扩展了钟表原先的
报时功能。
诸如定时自动撤警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时
广播、通断动力设备以及各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以
钟表数字化为基础的。
因此。
研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的
意义。
1.2系统功能
当按下启动键，电子时钟从当前设定值开始走时。
按秒刷新，要求在LCD屏上显示。
若按启动键，则时间暂停，再按，时间继续按秒刷新。
时间格式是”时:
分:
秒”（00：
00：
00）。
通过向通用I/O端口的引脚输入高或低（1或0）电平，作为启动键，对电子钟进行控制——电子钟开始运行、暂停和继续运行。
显示数据时，先把要显示的数据送到数据寄存器中，再通过发送寄存器将数据输入要LCD中显示。
第二章系统硬件设计
2.1系统原理图
该系统由AW60最小系统电路为主要结构，利用串口进行数据的控制与采集。
首先将开关接在AW60上的PORT_D口上，用于控制数字时钟系统的开关。
然后将LCD的数据线7-14引脚（D0-D7）分别与MCU的PTA0-PTA7连接，LCD的控制线RS、R/W、E（4、5、6引脚）分别于MCU的PTC4、PTC6、PTF6连接，用于输出时间。
数字时钟必须要有晶振电路，所以将该晶振电路与AW60的PTG5和PTG6相连，用于时间的自加。
由于在运行系统时，以防电流不稳定，所以在PTB0端设置一个下拉电阻，稳定电流。
2.2单片机（MCU）模块
2.2.1MC9S08AW60单片机性能概述
（1）最高达40MHz的CPU工作频率和20Hz的内部总线工作频率表；
时钟源选项包括晶振、谐振器、外部时钟或内部产生的时钟。
（2）相比HC08CPU指令集，S08CPU增加了BGND指令。
（3）单线后台调试模式接口；
增强的断点能力，允许单一的断点设置在线调试（在片内调试的模块增加了多于两个的断点）。
（4）内含32个中断/复位源；
内含2KB的片内RAM；
内含60KB的片内在线可编程Flash存储器，带有块保护和安全选项。
（5）可选的计算机正常操作（COP）复位；
低电压检测和复位或中断；
非法操作码检测与复位；
非法地址检测与复位。
（6）ADC：
多达16个通道，10位A/D转换器与自动比较功能；
两个串行通信接口SCI模块与可选的13位中断；
一个串行外设接口SPI模块；
集成电路互连总线I2C模块运作高达100kbps的最高总线负载；
8引脚键盘中断KBI模块。
（7）Timers:
1个2通道和1个6通道16位定时器/脉冲宽度调制器模板。
具有输入、捕捉、输出比较、脉宽调制功能。
2.2.2内部结构简图
1.内部结构简图
如图所示，给出了AW60的内部结构图，它对于我们理解和应用AW60MCU有重要作用，在学习了基本有法后，应在反过来熟悉这个内部结构图，以便更好地理解AW60MCU的基本原理。
从内部结构图可以看出，AW60主要有以下几个部分：
S08CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、通用IO模块、串口通信模块（SCI）、串行外设接口（SPI）模块、I2C（IIC）模块、A/D转换模块、键盘中断模块、时钟发生模块、复位与中断模块等。
2.3串行通信模块
2.3.1MAX232引脚图
在MCU中，若用RS-232总线进行串行通信，则需外接电路实现电平转换。
在发送端，需要用驱动电路将TTL电平转换成RS-232电平；
在接受端，需要用接收电路将RS-232电平。
转化为TTL电平。
电平转换器不仅可以由晶振管分立元件构成，也可以直接使用集成电路。
目前使用MAX232芯片较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换。
如图所示，给出了MAX232的引脚说明。
各引脚含义简要说明如下：
Vcc（16脚）：
正电源端，一般接+5V。
GND（15脚）：
地。
VS+（2脚）：
VS+=2VCC-1.5V=8.5V。
VS-（6脚）：
VS-=-2VCC-1.5V=-11.5V。
C2+、C2-（4、5脚）：
一般接1μF的电解电容。
表6MAX232芯片输入输出引脚分类与基本接法
组别
TTL电平引脚
方向
典型接口
232电平引脚
1
11（T1IN）
12（R1OUT）
输入
输出
接MCU的TxD
接MCU的RxD
13
14
连接到接口，与其它设备通过232相接
2
10（T2IN）
9（R2OUT）
8
7
C1+、C1-（1、3脚）：
在正常情况下，
（1）T1IN=5V，则T1OUT=-9V；
T1IN=0V，则T1OUT=9V。
（2）将R1IN与T1OUT相连，令T1IN=5V，则R1OUT=5V；
令T1IN=0V，则R1OUT=0V。
MAX232芯片进行电平转换的基本原理：
（1）发送过程：
MCU的TxD（TTL电平）经过MAX232的11脚（T1IN）送到MAX232内部，在内部TTL电平被“提升”为232电平，通过14脚（T1OUT）发送出去。
接受过程：
外部232电平经过MAX232的13脚（R1IN）进入到MAX232的内部，在内部232电平被“降低”为TTL电平，经过12脚（R1OUT送到MCU的RxD，进入MCU内部。
2.3.2串行通信的电路原理
从基本原理的角度看，串行通信接口SCI的主要功能是：
接收时，把外部的单线输入的数据变成一个字节的并行数据送入MCU内部；
发送时，把需要发送的一个字节的并行数据转换为单线输入。
为了设置波特率，SCI应具有波特率寄存器。
为了能够设置通信格式、是否校验、是否允许中断等，SCI应具有控制寄存器。
而要知道串口是否有数据可收、数据是否发送出去等，需要有SCI状态寄存器。
当然，若一个寄存器不够用，控制与状态寄存器可能有多个。
而SCI数据寄存器存放要发送的数据，也存放接受的数据，这并不冲突，因为发送与接收的实际工作是通过“发送移位寄存器”和“接收以为寄存器”完成的。
编程时，程序员并不直接与“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只与数据寄存器打交道，所以MCU中并没有设置“发送移位寄存器和“接收移位寄存器”的映像地址。
发送时，程序员通过判定状态寄存器的相应位，了解是否可以发送一个新的数据。
若可以发送，则将待发送的数据放入“SCI数据寄存器”中就可以了，剩下的工作由MCU自动完成：
将数据从“SCI数据寄存器”送到“发送移位寄存器”，硬件驱动将“发送移位寄存器”的数据一位一位地按照规定的波特率移到发送引脚TxD，供对方接收。
接收时，数据一位一位地从接收引脚RxD进入“接收移位寄存器”，当收到一个完成字节时，MCU会自动将数据送入“SCI数据寄存器”，并将状态寄存器的相应位改变，供程序员判定并取出数据。
2.4液晶显示模块
LCD（YM1602C）
MCU控制液晶显示接口接线图
点阵字符型LCD是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的液晶显示器。
这类显示器把LCD控制器、点阵驱动器、字符存储器、显示体及少量的阻容元件等集成一个液晶显示模块。
鉴于字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，其电特性及接口特性是统一的，因此，只要设计出一种型号的接口电路，在指令上稍加修改即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。
点阵字符型液晶显示模块的控制器大多数为日立公司生产的HD44780及其兼容的控制电路，如SED1278（SEIKOEPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NERJAPANRADIO）等。
字符型液晶显示模块的主要特点如下：
1.液晶显示屏是以若干5*8或5*11点阵块组成的显示字符群。
每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。
2.主控制电路为HD44780（HITACHI）及其他公司的兼容电路。
从程序员的角度来说，LCD的显示接口与编程是面向HD44780的，只要了解HD44780的编程结构即可进行LCD的显示编程。
3.内部具有字符发生器ROM，可显示192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符）。
4.具有64字节的字符发生器RAM，可以定义8个5*8点阵字符或4个5*11点阵字符。
5.具有64字节的数据显示RAM，供显示编程时使用
6.标准接口特性，与MC9S08系列MCU容易接口。
7.模块结构紧凑、轻巧、装配容易。
8.单+5V电源供电（宽温型需要加-7V驱动电源）。
9.低功耗、高可靠性。
第三章系统软件设计
3.1MCU方（C）程序
Main.c:
#include"
Includes.h"
timer.h"
SCI.h"
LCD.h"
GPIO.h"
//在此添加全局变量定义
uint8g_time[8];
uint8g_DisplayInit[8];
uint8i;
uint8m;
#defineGPIO_Run_PORTPORT_E
voidmain（void）
{
uint8remember;
uint32mRuncount=0;
m=1;
//1关总中断
DisableInterrupt（）;
//禁止总中断
//2芯片初始化
MCUInit（）;
//3指示灯初始化
Light_Init（Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF）;
TPMinit（TPM_NUM_1）;
LCDinit（）;
SCIInit（SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600）;
g_time[0]=0;
g_time[1]=0;
g_time[2]='
:
'
;
g_time[3]=0;
g_time[4]=0;
g_time[5]='
g_time[6]=0;
g_time[7]=0;
remember=g_time[7];
m=GPIO_Get（Light_Run_PORT,0）;
EnableSCIReInt（）;
EnabletimerInt（TPM_NUM
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