数字时钟课程设计.docx

1、数字时钟课程设计 课 程 设 计 报 告课程设计名称： 数 字 时 钟 系 别： 三 系 姓 名： 班 级： _学 号：_ _ _ _成 绩： _指 导 教 师 ： 开 课 时 间 ： 2013-2014 学年 二 学期内容利用定时器设计一个电子钟，并定义一个启动键。当按下该键时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。三具体要求在课程设计时，1人一组，设计报告由学生独立完成，不得互相抄袭。教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地

2、依赖指导老师。学生在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须和题目的要求相符合，保证设计的正确。学生学会掌握和使用各种已有的技术资料，不能盲目地、机械地抄袭资料，必须具体分析，使设计质量和设计能力都获得提高。学生要在老师的指导下制定好自己各环节的详细设计进程计划，按给定的时间计划保质保量的完成个阶段的设计任务。设计中可边设计，边修改，软件设计与硬件设计可交替进行，问题答疑与调试和方案修改相结合，提高设计的效率，保证按时完成设计工作并交出合格的设计报告。周四周五周一周二周三讲课设内容，安排任务查资料，确定硬件电路方案画出程序流程图，写出程序清单画出程序流程图，写出程序清单

3、写总结报告四进度安排五成绩评定考核方法：现场验收（占50%），课程设计报告（占50%）。考核内容：学习态度（出勤情况，平时表现等）、方案合理性、程序编制质量、演示效果、设计报告质量。成绩评定：优，良，中，及格，不及格。特别说明：如发现抄袭，按照不及格处理。第一章 系统概要1.1 系统背景这些年，人们对数字时钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能够满足人们的需求。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，有了电子闹钟，数字闹钟等等。单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常的熟悉。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能

4、，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时，校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。随着科学技术的发展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。 数字时钟，就是以数字显示取代模拟表盘的钟表，在显示上它用数字反应此时的时间,它还能同时显示时，分，秒,而且能对时，分，秒准确校时，这是普通钟所不及的。单片机的应用领域已从面向工业控制，通讯，交通，智能仪表等迅速发展到家用消费产品，办公自动化，汽车电子，PC机外围以及网络通讯等广大领域。单片机系统座位一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件设计

5、和软件设计编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试，硬件调试，系统调试。 1.2 系统功能本次课程设计的主要任务是设计一个时钟计数器，也就是要做一个秒表，能够计数，并且按照我们平时的时间计数格式显示，当我们按下某个计数按键时候，这个计数系统就一秒一秒的计数，当计数到59秒就进位，显示分钟的部分加1，当计数分钟的数字显示到59，同样要进位，这时候时钟部分加1，如此循环下去。当我们再次按下此按键时候，计数器暂停计数，此时显示器也就暂停在那个时候不再计数了，并且显示当前计数时间。LCD 显示器要求每显示一次就刷新一次，或者刷新频率更高些。第二章 系统硬件设计2.1 系统原理图表2.1 定时器显示

6、控制系统的硬件构件划分构建中文名称构建英文名称构建功能类型AW60最小系统AW60-MinSysAW60 MCU的最小系统，包含BDM电路核心构建电源Power将+24V电压转换为+3.3V电压中间构建液晶显示LCD采用串行输入模式显示数据终端构建图2.1原理图上图2.1中AW60是主要模块，所有的信号都是经过AW60模块进行处理，各个功能模块在AW60模块的连接下才能够协调运行起来。图中，左边一块是各异晶振和两个电容连接，用来产生标准的时钟脉冲，在AW60上面连接的是LCD液晶显示器，用来动态显示当前所计数的秒数，右边一个模块是接地使用，最下面的是一个开关模块，用来在程序加载后由此开关控制何

7、时开始计数，何时暂停计数，以及一些复位等操作。2.2 单片机（MCU）模块2.2.1 MC9S08AW60单片机性能概述S80是单芯片8位微控制器解决法案。MC9S08AW60/AW60/AW48/AW32/AW16是低成本高性能的8位微处理器单元（MCU）S08家族中的成员。家族中有的MCU使用增强型S08S核，且使用不同的模块，存储空间，存储器类型与封装类型。AW60系列主要常规模块和特点：（1）最高达40MHz的CPU工作频率和20MHz的内部总线工作频率；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

8、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的片内在线可编程的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；低电压检测与复位或中断；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个A/D转换器与动动比较功能；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；集成电路互联总线IIC模块运行高达100kbps的最高总线负载；8引脚键盘中断KBI模块。（7）Timers：1个2 通道和一个6

9、通道16位定时器/脉冲宽度调制器模块。既有输入捕获，输出比较，脉宽调制功能。AW子系列MCU的4种封装形式只是引脚数量和形式有所区别，其他方面是一致的。2.2.2 内部结构简图 图2.2 AW60 MCU内部结构框图图2.2给出了SW60内部结构框图，它对于我们理解和应用AW60 MCU有重要作用，在学习了基本方法后，应再反过来熟悉这个内部结构图，以便好好地理解AW60 MCU的基本原理。从内部结构框图可以看出，AW60主要有以下部件：S08 CPU,存储器，定时器接口模块，定时器模块，看门狗模块，通用I/O模块，串行通信模块(SCI)，串行外设接口模块(SPI)，I2C(IIC)模块，A/D

10、转换模块，键盘中断模块，时钟发生器模块，复位与中断模块等。2.3 串行通信模块2.3.1 MAX232引脚图在MCU中，若用RS-232总线进行串行通信，则需外界电路实现电平转换，在发送端需要用驱动电平将TTL电平转换成RS-232电平；在接收端，需要用接收电路将RS-232电平转换为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芯片比较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换，上图的引脚说明：（1）VCC（16脚）：正电源端，一般为+5V；（2）GND（15脚）：接地；（3）Vs+(2脚)：vs+=2vcc-1.5v=8.5v；（4）Vs

11、-(6脚)：vs-=-2vcc-1.5v=-11.5v；（5）C2+,C2-(4,5脚)：一般接1uF的电解电容；（6）C1+,C2-(1,3脚)：一般接1uF的电解电容。 图2.3 MAX232引脚2.3.2 串行通信的电路原理 1、焊接到PCB板上的MSX232芯片检测方法正常情况下，（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T1OUT=0V。具有串行通信接口的MCU，一般具有发送引脚（TxD）与接受引脚（RxD），不同公司或不同系列的MCU，使用的引脚缩写名可

12、能不一致，但含义相同。串行通信接口的外围硬件电路，主要目的是：将MCU的发送引脚TxD与接收端引脚RxD的TTL电平，通过RS-232电平转换器芯片转换成RS-232电平，上图就是基本串行通信的电平转换电路。2、 MAX232芯片进行电平转换的基本原理 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。 接收过程：外部232电平经过MAX232的13脚（R1IN）送入到MAX232的内部，在内部的电平被“降低”为TTL电平，经过12脚（R1OUT）送到MCU的RxD，进入MC

13、U内部。 进行MCU的串行通信接口编程时，只针对MCU的发送与接收引脚，与MAX232无关，MAX232只是起到电平转换作用。输入输出引脚分两组，基本含义如表2.2所示。在实际使用时，若只需要一路串行通信接口，可以使用其中任何一组。表2.2 MAX232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电平引脚方向典型接口11112输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD1314输入输出连接到接口，与其它设备通过232相接2109输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD87输入输出连接到接口，与其它设备通过232相接图2.4 SCI连接图2.4 液晶显示模块2.4.1.点阵字符

14、型LCD基本特点： LCD作为电子信息产品的主要显示器件，相对于其他类型的显示器件来说有其自身的特点，主要包括：（1）低电压，低功耗；（2）平板型结构；（3）使用寿命长；（4）被动显示；（5）显示信息量大且易于彩色化；（6）无电磁辐射。 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板。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，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器模块。 点阵字符型液晶显示器模块

15、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(NER JAPANRADIO)等。2.4.2字符型液晶显示器模块的特点如下：（1）液晶显示屏是以若干5*8或5*11点阵块等组成的显示字符群。每个点阵块块为一个字符位，字符间距和行间距都是一个点的宽度。（2）主控制电路为HD44780（HITACHI及其他公司的兼容电路。从程序员的角度来看LCD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。

16、（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的点阵字符。（5）具有64字节的数据显示RAM，供显示器编程使用。（6）标准接口特性，与MC9S08系列的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。图2.5 MCU控制液晶显示接口连线图第三章 系统软件设计3.1 MCU方（C）程序3.1.1主程序(main.c)/-*/工 程 名: Timer /硬件连接: MCU的串口与PC方的串口相连 /程序描述: / (1)打开程序目录中的Timer1.exe,用串口发生给MCU表示时间的

17、3字节数据/ (2)利用定时器溢出中断修改时间,并发送新时间 /目 的: 学习定时器基本功能 /说 明: 无 /-苏州大学飞思卡尔嵌入式系统实验室2010年-*/总头文件#include Includes.h/在此添加全局变量定义uint8 time6; /记录时间的数组void main(void) uint8 i=0; uint8 LCDbuff = . .;/32个空格，显示屏初始字符 uint8 remember; /记录当前秒数的变量 /1 关总中断 DisableInterrupt(); /禁止总中断 /2 芯片初始化 MCUInit(); /3 模块初始化 TPMinit(1);

18、 /(1)定时器1初始化 SCIInit(1,SYSTEM_CLOCK,9600); /(2)串行口初始化 /4 内存初始化 time0 = 23; /(1) 时分秒缓存初始化(00:00:00) time1 = 59; time2 = 55; time3 = 31; /(1) 缓存初始化(00:00:00) time4 = 7; time5 = 14; remember = time2; /(2) 临时变量remember初始化 LCDshow(LCDbuff); /显示初始字符 /5 开放中断 EnableSCIReInt(); /(1)开放串口接受中断 EnabletimerInt(1)

19、; /(2)开放定时器1溢出中断 EnableInterrupt(); /(3)开放总中断 /6 主循环 while (1) if(GPIO_Get(LCD_Run_PORT,0)=LCD_Run) EnabletimerInt(1); if (time2 != remember) SCISendN(1, 6, time); LCDbuff4=time5/10+0; LCDbuff5=time5%10+0; LCDbuff6=/; LCDbuff7=time4/10+0; LCDbuff8=time4%10+0; LCDbuff9=/; LCDbuff10=time3/10+0; LCDbuf

20、f11=time3%10+0; LCDbuff20=time0/10+0; LCDbuff21=time0%10+0; LCDbuff22=:; LCDbuff23=time1/10+0; LCDbuff24=time1%10+0; LCDbuff25=:; LCDbuff26=time2/10+0; LCDbuff27=time2%10+0; LCDshow(LCDbuff) ; remember=time2; if(GPIO_Get(LCD_Run_PORT,0)!=LCD_Run) DisabletimerInt(1); 3.1.2 中断子程序(Isr.c)/-*/文件名: isr.c

21、/ 说 明: 中断处理函数文件 /-*/头文件#include isr.h/此处为用户新定义中断处理函数的存放处/-*/函数名: isrT1Out /功 能: 定时器1溢出中断处理函数,以秒为最小单位计时,并清定时器1溢出标志位 */参 数: 无 /返 回: 无 /说 明: 调用SecAdd1函数 /-*interrupt void isrT1Out(void) uint8 temp; DisableInterrupt(); /禁止总中断 SecAdd1(time); /1s到,递增时,分,秒缓冲区的值 /清定时器1溢出标志 temp = TPM_CSTR(1); /读取定时器1状态和控制寄存

22、器TPM1SC TPM_CSTR(1) &= (TPM1SC_TOF_MASK);/向定时器溢出标志位TOF写0 EnableInterrupt(); /开放总中断 /-*/函数名: isrSCIre /功 能: SCI接收中断处理函数,接收3个字节数据作为基准时分秒的值,放入 / time0-2 /参 数: 无 /返 回: 无 /说 明: 调用了SCIReN函数 /-*interrupt void isrSCIre(void) uint8 temp; DisableInterrupt(); /禁止总中断 temp=SCIReN(1, 6,time); /接收6个字节,放入time数组 Ena

23、bleInterrupt(); /开放总中断/未定义的中断处理函数,本函数不能删除interrupt void isrDummy(void)/中断处理子程序类型定义typedef void(*ISR_func_t)(void);/中断矢量表，如果需要定义其它中断函数，请修改下表中的相应项目const ISR_func_t ISR_vectors 0xFFCC = isrDummy, / 0xFFCC /RTI (periodic interrupt) vector isrDummy, / 0xFFCE /IIC vector isrDummy, / 0xFFD0 /analog to digi

24、tal conversion vector isrDummy, / 0xFFD2 /keyboard vector isrDummy, / 0xFFD4 /SCI2 transmit vector isrDummy, / 0xFFD6 /SCI2 receive vector isrDummy, / 0xFFD8 /SCI2 error vector isrDummy, / 0xFFDA /SCI1 transmit vector isrSCIre, / 0xFFDC /SCI1 receive vector isrDummy, / 0xFFDE /SCI1 error vector isrD

25、ummy, / 0xFFE0 /SPI vector isrDummy, / 0xFFE2 /TPM2 overflow vector isrDummy, / 0xFFE4 /TPM2 channel 1 vector isrDummy, / 0xFFE6 /TPM2 channel 0 vector isrT1Out, / 0xFFE8 /TPM1 overflow vector isrDummy, / 0xFFEA /TPM1 channel 5 vector isrDummy, / 0xFFEC /TPM1 channel 4 vector isrDummy, / 0xFFEE /TPM

26、1 channel 3 vector isrDummy, / 0xFFF0 /TPM1 channel 2 vector isrDummy, / 0xFFF2 /TPM1 channel 1 vector isrDummy, / 0xFFF4 /TPM1 channel 0 vector isrDummy, / 0xFFF6 /ICG vector isrDummy, / 0xFFF8 /low voltage detect vector isrDummy, / 0xFFFA /IRQ pin vector isrDummy / 0xFFFC /SWI vector / RESET defin

27、ed in Project.prm;3.1.3 LCD子程序(LCD.c)/-*/ 文件名: LCD.c / 说 明: LCD驱动 /-*#include LCD.h /该头文件包含寄存器及相关位定义/-*/函数名: LCDinit /功 能: 初始化LCD(HD44780),设置显示方式,输入方式,并清屏 /参 数: 无 /返 回: 无 /说 明: 调用了LCDcommand函数 /-*void LCDinit(void) uint16 i; /定义数据口(PTA0-7)为输出 LCDdataD = 0b11111111; / | / |+-PTA0 / |+-PTA1 / |+-PTA2 / |+-PTA3 / |