【正文】 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)： 審定成績(jī)： 重 慶 郵 電 大 學(xué) 移 通 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：基于LCD的電子時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)學(xué) 校： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院 學(xué) 生 姓 名： 曹相凱 專 業(yè)： 電氣工程與自動(dòng)化 班 級(jí)： 05131004 學(xué) 號(hào)： 0513100432 指 導(dǎo) 教 師： 陳龍燦 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013 年 12 月重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院前言 時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘。現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89S51芯片和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題目標(biāo)及總體方案通過S3C44B0X處理器的學(xué)習(xí)，可以利用其內(nèi)部的RTC單元和LCD控制器，外接LCD模塊、晶振和(后備)電源實(shí)現(xiàn)電子實(shí)時(shí)時(shí)鐘的功能。主要實(shí)現(xiàn)方法為：通過電源和晶振保證處理器的正常工作和時(shí)鐘來源，通過編程設(shè)定RTC單元的工作模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的功能；然后根據(jù)所要求顯示的圖形效果，編寫程序設(shè)定LCD控制器的相應(yīng)寄存器，將RTC單元和LCD控制器合理有效地結(jié)合起來；最終由LCD模塊作出相應(yīng)動(dòng)作，完成實(shí)時(shí)時(shí)鐘的顯示功能。本課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種基于ARM7的嵌入式微處理器S3C44B0X和LCD顯示器的電子時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的功能，并在LCD上顯示類似的時(shí)鐘界面；動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前的時(shí)間，包括：年、月、日、時(shí)、分、秒，時(shí)針。本課程設(shè)計(jì)主要為軟件設(shè)計(jì)，硬件部分使用ELARM830教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱上的S3C44B0X和LCD模塊，LCD初始化模塊、時(shí)鐘應(yīng)用系統(tǒng)模塊等，其中，時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)用模塊包括時(shí)鐘計(jì)時(shí)模塊、時(shí)鐘顯示模塊等。各模塊之間功能獨(dú)立，協(xié)同完成本課程設(shè)計(jì)的全部功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介S3C44B0X簡(jiǎn)介S3C44B0X 微處理器是三星公司研發(fā)的基于ARM7TDMI 核的高性能嵌入式處理器，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了高性價(jià)比和高性能的微控制器解決方案。由于其高性價(jià)比以及內(nèi)嵌了多種接口，在手持設(shè)備和消費(fèi)類電子中得到了廣泛的應(yīng)用。為了降低成本，S3C44B0X提供了豐富的內(nèi)置部件，包括：8KB cache、內(nèi)部SRAM、LCD 控制器、帶自動(dòng)握手協(xié)議的2通道UART、4通道DMA、系統(tǒng)管理器（片選邏輯，F(xiàn)P/EDO/SDRAM控制器）、帶有PWM功能的5通道定時(shí)器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC，IICBUS接口，IISBUS接口，同步SIO接口和PLL倍頻器。S3C44B0X 采用了ARM7TDMI內(nèi)核。它的低功耗和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用于對(duì)成本和功耗敏感的應(yīng)用。同樣S3C44B0X還采用了一種新的總線結(jié)構(gòu)，即SAMBAII（三星ARM CPU 嵌入式微處理器總線結(jié)構(gòu)）。 S3C44B0X的特性是它的CPU核，是由ARM公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM7TDMI RISC處理器（主頻66MHZ）。ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是它集成了Thumb代碼壓縮器，片上的ICE斷點(diǎn)調(diào)試支持，和一個(gè)32 位的硬件乘法器。S3C44B0X 內(nèi)置LCD控制器可以支持規(guī)格為每像素2位 （4 級(jí)灰度） 或每像素4 位（16 級(jí)灰度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256級(jí)顏色）的彩色LCD屏。LCD控制器可以通過編程支持不同LCD屏的要求，例如行和列像素?cái)?shù)，數(shù)據(jù)總線寬度，接口時(shí)序等。 S3C44B0X與LCD連接，256色，320X240像素的LCD顯示屏，S3C44B0X內(nèi)置了LCD控制器，控制LCD。S3C44B0X與LCD連接示意圖如圖3。 S3C44B0X LCD控制器LCD，256色，320*240 圖3 S3C44B0X與LCD連接示意圖RTC模塊 利用RTC的各種寄存器功能，設(shè)計(jì)出一個(gè)時(shí)鐘表。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）器件是一種能提供日歷/時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能的專用集成電路，常用作各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)源和參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)電路。RTC具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、耗電低和體積小等特點(diǎn)，特別適用于在各種嵌入式系統(tǒng)忠記錄事件發(fā)生的時(shí)間和相關(guān)信息，尤其是在通信工程、電力自動(dòng)化、工業(yè)控制等自動(dòng)化程度較高領(lǐng)域的無(wú)人職守環(huán)境。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，RTC器件的新品也不斷推出。這些新品不僅具有準(zhǔn)確的RTC，還有大容量的存儲(chǔ)器、溫度傳感器和A/D數(shù)據(jù)采集通道等，已成為集RTC、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)于一體的綜合功能器件，特別適用于以微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)。 S3C44B0X實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元是處理器集成的片內(nèi)外設(shè)。由開發(fā)板上的后備電池供電，可以在系統(tǒng)電源關(guān)閉的情況下運(yùn)行。RTC發(fā)送8位BCD碼數(shù)據(jù)到CPU。傳送的數(shù)據(jù)包括秒、分、小時(shí)、星期、月份和年份。RTC單元時(shí)鐘源由外部32。768kHz晶振提供，可以實(shí)現(xiàn)鬧鐘（報(bào)警）功能。 S3C44B0X實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元特性如下：BCD數(shù)據(jù)：秒、分、小時(shí)、星期、日期、月份和年份；鬧鐘（報(bào)警）功能：產(chǎn)生定時(shí)中斷或激活系統(tǒng)；自動(dòng)計(jì)算閏年；無(wú)2000年問題；獨(dú)立的電源輸入；支持ms級(jí)時(shí)間片中斷，位RTOS提供時(shí)間基準(zhǔn)。2）讀/寫寄存器訪問RTC模塊的寄存器，首先要社RTCCON的位0位1。CPU通過讀取RTC模塊中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和BCDYEAR的值，得到當(dāng)前的相應(yīng)時(shí)間值。但是，由于多個(gè)寄存器一次讀出，所以由可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。例如：用戶一次讀取年（1989）、月（12）、日（31）、時(shí)（23）、分（59）、秒（59）。當(dāng)秒數(shù)位1～59時(shí)，無(wú)任何問題；但是，當(dāng)秒數(shù)位0時(shí)，當(dāng)前時(shí)間和日期就變成了1990年1月1日0時(shí)0分。在這種情況下（秒數(shù)位0），用戶應(yīng)該重新讀取年份到分鐘的值。3）后備電池RTC單元可以使用后后備電池通過引腳RTCVDD供電。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉電源以后，CPU和RTC的接口電路被阻斷。后備電池只需要驅(qū)動(dòng)晶振和BCD計(jì)數(shù)器，從而達(dá)到最小功耗。4）鬧鐘報(bào)警功能RTC在指定的時(shí)間產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，包括CPU工作在正常模式和休眠（Power Down）模式下。在正常工作模式，報(bào)警中斷信號(hào)（ALMINT）別激活；在修們模式，報(bào)警中斷信號(hào)和喚醒信號(hào)（PMWKUP）同時(shí)被激活。RTC報(bào)警寄存器（RTCALM）決定報(bào)警功能的使能/屏蔽和完成報(bào)警時(shí)間檢測(cè)。5）時(shí)間片中斷RTC時(shí)間片中斷用于中斷請(qǐng)求。寄存器TICNT由一個(gè)中斷使能位和中斷計(jì)數(shù)。該中斷計(jì)數(shù)自動(dòng)遞減，當(dāng)達(dá)到0時(shí)，則產(chǎn)生中斷。中斷周期）Period計(jì)算公式如下： Period＝（n＋1）/128s其中，n為RTC時(shí)鐘中斷計(jì)數(shù)，可取值為1～127。 6）置0計(jì)數(shù)功能 RTC的置0計(jì)數(shù)功能可以實(shí)現(xiàn)30s、40s和50s步長(zhǎng)重新計(jì)數(shù)，供某些專用系統(tǒng)使用。當(dāng)使用50s置0設(shè)置時(shí)，如果當(dāng)前時(shí)間是11：59：49，則1s后時(shí)間將變?yōu)?2：00：00。 注意：所有的RTC寄存器都是字節(jié)型的，必須使用字節(jié)訪問指令（STRB、LDRB）或字符型指針訪問。RTC初始化。LCD初始化模塊設(shè)計(jì) 本模塊的主要功能完成LCD的初始化，加載LCD驅(qū)動(dòng)程序，使LCD與S3C44B0X實(shí)現(xiàn)對(duì)接，完成顯示功能。本模塊我們使用了實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有的相關(guān)程序。