基于STM32的TFT指针式时钟.docx

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基于STM32的TFT指针式时钟

基于STM32的TFT指针式时钟

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基于STM32的TFT指针式时钟

摘要

自时钟发明的那天起，它就注定了与人们有着密不可分的关系,但科学技术在不断发展，人们随着时间的推移对时间计量的精度要求越来越高，机械式时钟也越来越满足不了人们日益增高的要求了。

取而代之的事具有高度准确性和直观性且无机械装置，使用寿命更长更长等优点的电子时钟。

电子时钟更具人性化，更能提高人们的生活质量，更受人们欢迎，机械时代已经远去,电子时代已经到来。

因此本设计是基于意法半导体公司（ST）的STM32开发平台实现一种高精度，智能化的指针式时钟系统，采用STM32内部RTC设计电子时钟时，通常是数字显示，这是由于选用数码管和1602等器件的显示能力有限.而12864是基于点阵式的液晶屏，其像素点为128×64，但12864自身像素较低，使其显示指针式时钟效果远低于2。

2寸TFT—LCD液晶，但两者所基于的原理相同。

因此本设计采用STM32为控制核心，2.2寸TFT—LCD液晶作为显示芯片,构成了一个指针式电子时钟.

关键词:

STM32；RTC;TFT-LCD

第1章绪论

1.1引言

随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整,单片机开始迅速发展，由于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。

单片机以其芯片集成度高、处理功能强、可靠性高等优点，成功应用于工业自动化、智能仪器仪表、家电产品等领域。

近些年，人们对数字钟的要求也越来越高,传统的时钟已不能满足人们的需求。

多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。

而目前，对于指针式时钟来说，所用的指针大多是靠机械装置驱动达到显示时间的目的，例如手表，挂钟，钟楼等等，单片机在指针式时钟中的应用也已经非常普遍的，人们对指针时钟的功能及工作顺序都非常熟悉。

但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。

由单片机作为指针时钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。

输出设备显示器可以用液晶显示技术.

1.2本设计的目的和意义

1。

2。

1设计目的

（1）巩固，加深和扩大STM32应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；

（2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册,图表及文献资料的自学能力,提高组成系统，编程，调试的动手能力；

（3）对课题设计方案的分析、选择、比较,熟悉用STM32做系统开发,研制的过程,软硬件设计的方法，内容及步骤；

（4）进一步掌握C语言在硬件编程中的应用,熟悉怎样用C语言实现TFT—LCD上的绘图功能；

（5）掌握STM32内部RTC的原理和应用.

1.2.2设计意义

数字指针式时钟是采用数字电路实现对时，分,秒，星期，年,月，日等数字以及指针表盘显示的计时装置,广泛用于个人家庭，车站,码头办公室等公共场所,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振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能.诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至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。

3本设计的主要研究内容

（1）在硬件设计方面，本系统采用STM32为整个电子钟系统的核心处理器，通过高STM32内部RTC来控制时间和日期的读取，最后再通过单片机对TFT—LCD液晶进行驱动并实现在液晶上显示整个指针式电子时钟。

（2）在软件设计方面，重点研究了下列内容:

A。

TFT-LCD的驱动函数如何编写，包括LCD的读函数（读数据，读LCD状态）,写函数（写数据，写命令）,初始化函数,清屏函数等一系列驱动函数。

B.用C语言在LCD上绘图必须先写出打点函数，这是绘图的基本要求，由于本设计需要在液晶屏上模拟指针式时钟，因而还要写出绘圆和画线函数,于是便实现了表盘的绘制,时分秒指针的绘制等，从而在LCD上可以模拟指针式电子钟。

C.STM32内部RTC负责时间和日期信息的读取，自动计时,调整等一列功能,通过掌握DS1302的时序图，指令和功能表完成其驱动函数的编写，如读一字节函数，写一字节函数，指定位置读数据函数，指定位置写数据函数等等。

再通过读时间函数实现与LCD信息传输。

第2章硬件系统设计

2。

1系统框图与说明

初步确定设计系统由STM32主控模块、TFT—LCD显示模块组成。

系统框图如下图所示

系统框图

2。

2硬件设计部分

2。

2。

1单片机芯片选择

作为电子爱好者或者电子行业硬件工程的开发者，单片机技术的掌握是必须的，但是目前很多的初学者选择入门的单片机都是基于MCS-51内核的单片机，虽然此类单片机学习简单，使用方便，但是其性能在很多场合却是大打折扣，要么速度欠缺,要么存储空间欠缺，因此，由于MCS-51自身的结构所限制，与目前的新技术有明显的脱节。

STM32在运行速度,存储器空间，内部功能模块的集成化，以串行接口为主的外围扩展，适合使用高级语言编程，以及在开发技术和仿真调试方面都比MCS—51内核的单片机要先进。

STM32现在推出的型号，从最低的10块钱的，到最高端的STM32F103ZET6,价格也不过40元不到。

其中包括的型号，有50种之多。

用户可以随便选择满足自己需求的产品。

高端方面，STM32还推了F105/F107系列.强化了USB和网络的功能。

这方面AVR32，从淘宝上看到的最低价格是30元左右,具体配置没去看了.AVR32同STM32最大的缺点就是下载程序不方便，人家得专门为你做个下载器，或者从你那里买，OURAVR论坛上也有人搞了下载器出来，还真佩服这些哥们，挺厉害的.

STM32具有如下特点：

1）复用IO口重映射功能。

由于有些复用功能可以重映射，使得在STM32的PCB设计的时候，方便很多。

2）全部引脚都可以作为中断输入.

全部IO口都可以作为中断输入，这点比很多ARM好，当要使用中断的时候,随便那

个IO口都可以，而不需要接到特定的几个脚上，这样极大的方便了设计，不论原理图

设计还是PCB设计。

3）SWD调试支持。

STM32支持SWD调试，只需要2跟IO线,就可以用来调试和下载代码，对引脚不多

的型号尤其适用。

4）串口下载程序。

串口下载代码很多ARM都具有这个功能，STM32也保留了这一优秀设计，极大的降

低了开发成本（不需要什么JLINK、ULINK之类的了，也不需要专门的下载器）。

下面是STM32F103RBT6的简单引脚图：

STM32F103RBT6的引脚图

我是用ALIENTEKMiniSTM32开发板作为最小系统板，ALIENTEKMiniSTM32开发板

是的外观如图所示:

ALIENTEKMiniSTM32开发板板载资源如下:

◆CPU：

STM32F103RBT6，LQFP64,FLASH:

128K,SRAM：

20K;

◆1个标准的JTAG/SWD调试下载口

◆1个电源指示灯（蓝色）

◆2个状态指示灯（DS0：

红色,DS1：

绿色）

◆1个红外接收头,配备一款小巧的红外遥控器

◆1个IIC接口的EEPROM芯片，24C02，容量256字节

◆1个SPIFLASH芯片，W25X16，容量为2M字节

◆1个DS18B20/DS1820温度传感器预留接口

◆1个标准的2。

4/2.8寸LCD接口,支持触摸屏

◆1个OLED模块接口

◆1个USB串口，可用于程序下载和代码调试

◆1个USBSLAVE接口，用于USB通信

◆1个SD卡接口

◆1个PS/2接口，可外接鼠标、键盘

◆1组5V电源供应/接入口

◆1组3.3V电源供应/接入口

◆1个启动模式选择配置接口

◆2个2.4G无线通信接口（24L01和JF24C）

◆1个RTC后备电池座,并带电池

◆1个复位按钮,可用于复位MCU和LCD

◆3个功能按钮，其中WK_UP兼具唤醒功能

◆1个电源开关,控制整个板的电源

◆独创的一键下载功能

◆除晶振占用的IO口外，其余所有IO口全部引出，其中GPIOA和GPIOB按顺序引

2。

2.2TFT—LCD显示电路设计

（1）TFT-LCD液晶介绍

彩屏TFT型液晶一直在我们日常生活中也经常用到，比如我们常见的MP3、MP4和手机等，我们可以通过ATmega128完成对TFT液晶进行控制。

ALIENTEKMiniSTM32开发板板载了TFT液晶接口，液晶选用了TX05D99VM1AAA模组，该模组实际上是一款手机液晶屏,包含主屏和副屏2个屏幕，尺寸大小2.4，分辨率分别为128x160和96x64,最大支持26万色，用单片机控制也相对较简单。

实物图如下图所示：

其原理图如下:

第3章软件系统设计

整个软件系统采用模块化思想,把TFT液晶,RTC程序分别集成在一起,形成统一的函数接口，方便在在功能程序中调用。

采用这种方法不仅使程序模块化，使程序结构层次分明,便于管理和维护，同时可方便以后开发的调用，只要按照函数接口参数的定义，在功能程序模块中调用接口函数即可,而不必关心底层驱动是如何实现的，这样缩短了开发周期，开发效率大大提高。

本设计的软件系统分为三个部分:

RTC的时间采集系统子程序，TFT-LCD彩屏的显示子程序和主程序。

4.1主程序设计

4.1.1主程序设计框图

主程序首先是要初始化STM32各个I/O口和TFT—LCD液晶模块，再对LCD进行清屏，之后调用RTC日历时钟的子程序,完成对日历时钟的初始化和时间数据的读写，最后调用LCD液晶模块的显示子程序显示数据，主程序的组成就是通过分别调用各个子程序组成一个完整的指针式时钟系统功能。

主程序流程图如下图所示：

图3.1主程序流程图