基于STM32开发板的多功能四面钟设计毕业设计.docx
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基于STM32开发板的多功能四面钟设计毕业设计
多功能四面钟
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
一．概述
本设计基于STM32F107/207基板，该基板集成了OLED显示、8563日历时钟芯片、DS18B20温度传感器、LIS35DE加速度计、蜂鸣器、按键等多种外扩硬件，本设计充分利用基板上的资源，并将其结合在一起，设计成多功能四面钟。
利用加速度计，进行阈值划分，在上下左右四个方向上分别调用不同的程序，分别实现日历、闹钟、秒表、时间温度的功能，并用OLED显示器将四个功能显示出来。
二．总体设计
1.系统方案
（1）方案介绍
本系统充分利用STM32F107/207基板和核心板，将板上的资源充分开发，将LED显示、8563日历时钟芯片、DS18B20温度传感器、LIS35DE加速度计、蜂鸣器、按键等多种外扩硬件结合到一起，设计成可以在OLED四个面上分别显示日历、闹钟、秒表、时间温度不同的内容的多功能四面钟。
本系统能够实现的功能为在四个面上分别显示不同的内容。
首先，通过调用加速度计程序，将得到的数据进行阈值划分，分成四个部分，来分别调用不同的程序，以实现在不同的方向上显示不同内容。
在正面时显示日历，此部分依靠调用8563日历芯片程序实现；在左侧面显示秒表，依靠定时器程序实现；在右侧面显示闹钟，依靠调用8563日历芯片程序实现；在反面显示时间及温度，依靠调用8563时钟芯片程序以及DS18B20温度传感器程序实现。
当然每一部分的显示都离不开OLED部分的程序调用，也可以通过调用按键程序对日期和时间进行修改，对闹钟进行设定，对秒表进行分时计时控制，通过蜂鸣器实现闹铃以及整点报时。
（2）方案结构
图1多功能四面钟系统总体设计框图
2.模块化分
本系统根据实现功能划分为几大模块，分别为：
加速度计部分、8563日历时钟芯片部分、温度传感器部分、OLED显示部分、定时器部分、按键部分。
3.人员分工
李德志、胡新洋：
完成了对加速度计的研究，编写此部分程序，李德志设计系统的整体框架，对全组所有子程序进行整合，并解决按键的消抖问题、蜂鸣器的使用；
刘赛、李瑞芹：
完成了对OLED的研究学习，实现在四个方面的显示；
刘长战、刘国磊：
研究ARM定时器，完成秒表功能；
郭壮、付强、房韶轩：
研究了8563芯片，完成时钟、日历、闹钟功能；
侯化安：
研究DS18B20温度传感器芯片，完成实时温度检测功能。
三．关键模块设计
1.不同面的显示设计，由于OLED的设计为倒序纵向点阵，所以要显示横向就在代码点整应按照横向输入生成代码，经过我们的实验完成其他三面的字符和汉字代码。
2.不同面的切换要刷掉当前页面的内容，而如果采用简单的清屏则会使得在同一面时也实时刷屏这不能达到我们的设计，解决这个问题我们做了标记变量解决了刷屏问题。
3.实际中我们校对时钟时对应的数字是闪烁的，所以我们的设计也采用这一理念，我们具体的做法是在对应的校对时，只让其对应的点阵清屏加延时已达到闪烁的效果
4.为了达到按键在对应的界面校对其参数，我们的按键做了判断条件使得在其相应界面进行调整并退出时其参数刷零以至不影响其它面的校对。
四．测试结果
通过测试，我们顺利实现预期功能，主要功能叙述如下：
1.在四个界面上显示出不同的内容：
日历（包括年、月、日、星期）、闹钟、秒表、温度及时间；
2.修改日期（包括年、月、日）
按键1为选择键，每按四次循环一周，按下按键1后，需要调整的时间就一直处于闪烁状态，此时可以用按键2、按键3进行修改，按键表示日期加，按键3表示日期减；
3.修改时间（包括时、分、秒）
按键1为选择键，也是每四次循环一周，需要修改的处于闪烁状态，通过按键2、按键3进行时间加、减；
4.整点报时，每次到整点时，就会有铃声响起，响起时间为一分钟；如果在此时按下按键4时，闹铃就停止；
5.设定闹钟时间，按键1为选择键，按键2、3分别表示时间加或减；
6.闹钟铃响，如果没有按下按键4，在设定的时间的那一分钟里会一直响；
7.秒表的设定。
按键1为启动/停止键，按键2为清零键。
五．设计不足
时间仓促，本设计并不是尽善尽美，仍有很多不足之处。
主要是在以下几个方面需要进一步完善：
1.断电后，闹钟的设定值会消失，原则上调用8563时钟芯片的数据，断电以后，在一定的时间内，是不会消失的，这个问题需要找清楚原所在。
2.加速度计利用不完善，加速度计有X、Y、Z三个轴，本设计中，只是利用了X、Y两个轴，致使显示的时候，并不是很稳定。
这个问题的解决，需要将X、Y、Z三个轴都计算进去，利用三维坐标，求出其重力加速度方向，据此确定所显示的界面。
3.以下几点为答辩过程中，本小组存在的问题：
1）问：
OLED显示器的尺寸发生变化，本设计能否适应不同的尺寸显示?
对应的显示比例能否跟着改变？
答：
本设计中OLED显示采用的是最基本的办法：
按照每个界面所需要的内容不同，用字模取字软件生成不同的代码，然后用显示函数调用不同的代码，实现不同界面的显示。
如果OLED的屏幕尺寸发生改变，本设计中的显示内容，不能根据屏幕尺寸的变化而发生相对应的改变。
因为，如果屏幕尺寸改变，需要的显示代码就发生对应的改变，本设计无法对显示内容的代码进行操作，使之适应不同尺寸的屏幕。
2）问：
秒表的晶振准确吗？
误差是多少？
答：
定时器所采用的中断的晶振是存在一定的误差的，通过我们计算其经过分频后三分钟与实际差一秒，所以误差为：
1/（3*60）*100%=0.56%
3）闹钟是如何实现报警的？
是比较吗？
答：
本设计中的闹钟是利用8563时钟芯片中的报警功能，采用硬件报警，而不是软件报警。
采用例程中所给的函数设定报警的时间之后，就会将此时间传递给8563时钟芯片，如果芯片内检测到报警时间与真实时间相等的话，就会触发报警标志，我们根据得到的报警标志来使蜂鸣器响。
六．总结
本次系统设计，我们小组充分利用STM32F107基板以及ARM核心板上的资源，设计完成了多功能四面钟。
在设计的过程中，我们小组，首先对已有的学习资料进行了研究，对DS18B20温度传感器、8563时钟芯片、加速度计、OLED显示等芯片的原理以及程序使用方法进行了一定程度的了解。
随后，我们分工合作，将整个系统的程序分成了五个模块，由五个设计小队分别完成，这样，既可以提高整体进度，又可以让每一位同学参与到设计过程中，学习到更多的知识，享受团队合作的乐趣和成就感。
当然，设计的过程并不可能一帆风顺，我们的知识有限，对整个程序的了解程度也不是很多，编写程序的过程中还是遇到了很多的问题。
将各个子程序编写完成之后，进行整合的难度更大。
就拿一点来说，开始时，整个系统程序的结构不合理，导致了按键的循环延时时间影响了OLED的显示，出现了画面不断闪现的现象。
后来，我们不得不对整个程序框架进行重新调整，才是问题得到解决。
虽然难题不可避免，我们还是努力调试，修改程序，在这个过程中，我们也学习到了很多的知识。
通过这次实习设计，我们充分认识到了实践的重要性，也认识到了要想完成一个设计，只是设想是没用的，要的是不断的实践。
只有在实践的过程中，才会遇到各种问题，解决问题就是实践的过程。
动手之后才明白存在哪些问题，并积极想办法解决，这就是丰富经验的过程。
同时，我们也清楚的认识到，团队合作的重要性，一个人的思考能力和知识面是有限的，很多问题，一个人可能深陷其中，百思不得其解，但是在队友的帮助下，这些问题就不再那么令人头疼了。
正是通过团队合作，我们小组才能顺利解决设计路上的种种难题，顺利完成了设计任务。
七．附录
1.关键程序代码
1 主程序
intmain（void）
{
SystemInit（）;//设置系统时钟
I2C_GPIOInit（）;//i2c总线设置
OLED_init（）;//oled初始化
Timer4Init（）;//定时器4设置
RealTime_Init（）;
NVIC_Configuration（）;
TIMER3_Init（）;//定时器3初始化
MEMS_Init（）;//重力加速度计初始化
DS18B20_Init（）;//温度传感器初始化
GetTime（&RealTime）;//读取当前时间
while
（1）
{
keyscan（）;//按键扫描
mems_change（）;//获取xyz坐标值
alarm_running（）;//闹钟判断
}
}
2 按键扫描程序
voidkeyscan（）
{
if（status==Time_change）//时间按键设置
{
if（KEY1Read（））
{
select++;
DelayMs（100）;
if（select>=4）
select=0;
}
if（select==1）
{
if（KEY2Read（））
RealTime.hour++;
if（KEY3Read（））
RealTime.hour--;
if（RealTime.hour>23）
RealTime.hour=0;
SetTime（&RealTime）;
}
elseif（select==2）
{
if（KEY2Read（））
RealTime.minute++;
if（KEY3Read（））
RealTime.minute--;
if（RealTime.minute>59）
RealTime.minute=0;
SetTime（&RealTime）;
}
elseif（select==3）
{
if（KEY2Read（））
RealTime.second=0;
if（KEY3Read（））
RealTime.second=0;
SetTime（&RealTime）;
}
}
if（status==ALARM_change）//闹钟按键
{
if（KEY1Read（））
{
select++;
DelayMs（100）;
if（select>=3）
select=0;
}
if（select==1）
{
if（KEY2Read（））
AlarmTime.hour++;
if（KEY3Read（））
AlarmTime.hour--;
if（AlarmTime.hour>23）
AlarmTime.hour=0;
SetAlarmHour（AlarmTime.hour,TRUE）;
}
elseif（select==2）
{
if（KEY2Read（））
AlarmTime.minute++;
if（KEY3Read（））
AlarmTime.minute--;
if（AlarmTime.minute>59）
AlarmTime.minute=0;
SetAlarmMinute（AlarmTime.minute,TRUE）;
}
}
if（status==DATE_change）//日期按键
{
if（KEY1Read（））
{
select++;
DelayMs（100）;
if（select>=4）
select=0;
}
if（select==1）
{
if（KEY2Read（））
RealDate.year++;
if（KEY3Read（））
RealDate.year--;
if（RealDate.year>2500）
RealDate.year=1990;
SetDate（&RealDate）;
}
elseif（select==2）
{
if（KEY2Read（））
RealDate.month++;
if（KEY3Read（））
RealDate.month--;
if（RealDate.month>12）
RealDate.month=1;
SetDate（&RealDate）;
}
elseif（select==3）
{
if（KEY2Read（））
RealDate.day++;
if（KEY3Read（））
RealDate.day--;
if（RealDate.day>31）
RealDate.day=0;
SetDate（&RealDate）;
}
}
if（status==MIAOBIAO_change）//秒表设定
{
if（KEY1Read（））
{
select++;
DelayMs（200）;
if（select==2）
select=0;
}
if（select==0）
{
flag=STOP;
}
elseif（select==1）
{
flag=START;
}
if（KEY2Read（））
{
flag=CLEAR;
}
}
}
3 获取XYZ轴坐标程序
voidmems_change（）
{
MEMS_Get（&mems）;//获取加速度计坐标
DelayMs（80）;if（（mems.x>=40&&mems.x<=60）&&（（mems.y>=0&&mems.y<=30）||（mems.y>=230&&mems.y<=255）））
{
status=DATE_change;
if（down==1）
WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
down_display（）;
}
elseif（（mems.y>=30&&mems.y<=60）&&（（mems.x>=0&&mems.x<=39）||（mems.x>=230&&mems.x<=255）））
{
status=ALARM_change;
if（right==1）
{
select=0;
WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
}
right_display（）;
}
elseif（（mems.x>=200&&mems.x<=230）&&（（mems.y>=0&&mems.y<=30）||（mems.y>=230&&mems.y<=255）））
{
status=Time_change;
if（up==1）
{
select=0;
WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
}
up_display（）;
}
elseif（（mems.x>=200&&mems.x<=255）||（mems.x>=0&&mems.x<=39）&&（mems.y>=200&&mems.y<=229））
{
status=MIAOBIAO_change;
if（left==1）
{
select=0;
WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
}
left_display（）;
}
else
{
status=Time_change;
if（up==1）
{
select=0;
WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
}
up_display（）;
}
}
4 显示程序
//向上显示
voidup_display（）
{
up=0;
right=1;
down=1;
left=1;
GetTime（&RealTime）;
f_temp=（unsignedint）（（DS18B20_Get_Temp（）*10））;
charmark=0;
if（f_temp<0）
{f_temp=0-f_temp;mark=1;}
if（select==1）
{
WriteData（0,64,81,5,7,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
if（select==2）
{
WriteData（0,37,54,5,7,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
if（select==3）
{
WriteData（0,10,27,5,7,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
WriteData（hanzi[16],99,115,5,7,1）;//时
WriteData（hanzi[17],82,98,5,7,1）;//间
WriteData（downnumber[RealTime.hour/10],73,81,5,7,1）;
WriteData（downnumber[RealTime.hour%10],64,72,5,7,1）;
WriteData（downnumber[10],55,63,5,9,1）;
WriteData（downnumber[RealTime.minute/10],46,54,5,7,1）;
WriteData（downnumber[RealTime.minute%10],37,45,5,7,1）;
WriteData（downnumber[10],28,36,5,7,1）;
WriteData（downnumber[RealTime.second/10],19,27,5,7,1）;
WriteData（downnumber[RealTime.second%10],10,18,5,7,1）;
WriteData（hanzi[18],96,112,2,4,1）;//温
WriteData（hanzi[19],79,95,2,4,1）;//度
if（mark==1）
WriteData（downnumber[13],70,78,2,4,1）;
WriteData（downnumber[f_temp/100],61,69,2,4,1）;
WriteData（downnumber[（f_temp-（f_temp/100）*100）/10],52,60,2,4,1）;
WriteData（downnumber[11],43,51,2,4,1）;
WriteData（downnumber[f_temp%10],34,42,2,4,1）;
WriteData（hanzi[20],17,33,2,4,1）;//℃
}
//向下显示
voiddown_display（）
{
up=1;
right=1;
down=0;
left=1;
if（select==1）
{
WriteData（0,3,38,1,3,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
if（select==2）
{
WriteData（0,56,73,1,3,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
if（select==3）
{
WriteData（0,91,108,1,3,0）;//清屏
DelayMs（1000）;
}
GetDate（&RealDate）;
WriteData（upnumber[RealDate.year/1000],3,11,1,3,1）;
WriteData（upnumber[（RealDate.year-（RealDate.year/1000）*1000）/100],12,20,1,3,1）;
WriteData（upnumber[（RealDate.year-（RealDate.year/100）*100）/10],21,29,1,3,1）;
WriteData（upnumber[RealDate.year%10],30,38,1,3,1）;
WriteData（hanzi[0],39,55,1,3,1）;//年
WriteData（upnumber[RealDate.month/10],56,64,1,3,1）;
WriteData（upnumber[RealDate.month%10],65,73,1,3,1）;
WriteData（hanzi[1],74,90,1,3,1）;//月
WriteData（upnumber[RealDate.day/10],91,99,1,3,1）;
WriteData（upnumber[RealDate.day%10],100,108,1,3,1）;
WriteData（hanzi[2],109,125,1,3,1）;//日
WriteData（hanzi[3],34,50,4,6,1）;//星
WriteData（hanzi[4],51,67,4,6,1）;//期
WriteData（hanzi[5+RealDate.weekday],68,84,4,6,1）;
}
//向左显示
voidleft_display（）
{
up=1;
right=1;
down=1;
left=0;
//WriteData（0,0,132,0,8,0）;//清屏
WriteData（hanzi[12],96,112,2,4,1）;//秒
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