【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .................................................................................................. 36 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 37 I 摘要 近年來(lái)，電子產(chǎn)品及電子設(shè)備與時(shí)鐘功能廣泛 。 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) ， 如奧運(yùn)倒計(jì)時(shí)顯示，鐵路安全顯示，運(yùn)動(dòng)倒計(jì)時(shí)屏幕，高亮度大型戶外時(shí)鐘等，這些產(chǎn)品覆蓋了醫(yī)院，地鐵站，銀行，體育，電視及監(jiān)控系統(tǒng)，高層建筑等行業(yè)。在這種趨勢(shì)下，時(shí)鐘的數(shù)字化，智能化的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了現(xiàn)代 鐘表研究的主導(dǎo)方向。與傳統(tǒng)的機(jī)械式鐘表，實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示具有很大的優(yōu)點(diǎn)，從而各種不同的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片已被廣泛使用。 本設(shè)計(jì)以 CortexM31752 開(kāi)發(fā)板為核心，利用 LPC1752 開(kāi)發(fā)板及 LCD1602 來(lái)完成實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘不但時(shí)間是連續(xù)準(zhǔn)確的，在設(shè)定的時(shí)間值會(huì)出現(xiàn)蜂鳴報(bào)警，而且具有掉電喚醒模式，特別適用于電池供電和 CPU 不連續(xù)工作的系統(tǒng) 。 關(guān)鍵詞： LPC1752； 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 ； 掉電喚醒 II Abstract In recent years, with the function of clock electronic products and electronic equipment widely present in the domestic as the Olympic Games countdown display screen, railway safety screen, sports games countdown, large outdoor high brightness clock, this kind of product to cover bank, hospital, subway stations, sports, TV, monitor system, tall building and other this trend, digital clock, intelligent has bee a dominant design direction of research on modern clock. Compared with the ordinary mechanical clock, real time clock is superior to some, so based on various real time clock chip has been widely used. The design CortexM31752 development board as the core, the use of LPC1752 development board and LCD1602 to plete the design of realtime clock. The realtime clock is not only designed to be continuous and accurate at the set time value will appear buzzer alarm, and wake up with a powerdown mode, especially for batterypowered systems, and the CPU is not continuous work. Keywords: LPC1752； realtime clock； Wake up 1 引言 在日常生活和工作中，常常需要記錄準(zhǔn)確實(shí)時(shí)信息，并長(zhǎng)時(shí)間保存。通過(guò)數(shù)字顯示采集，記錄和實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘信息。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘的實(shí)用性，需要錄制較長(zhǎng)時(shí)間的能力，并存儲(chǔ)在斷電的情況下時(shí)間信息，至少 10 年。我們將使用一個(gè)專用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷顯示。時(shí)間是連續(xù)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅準(zhǔn)確，而且在斷電的情況下可以繼續(xù)工作了好幾年，成本不高。該時(shí)鐘具有低噪音，環(huán)保，低功耗等優(yōu)點(diǎn)。 不是實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)我們也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì) 算，但是我們使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有以下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)時(shí)鐘消耗的功率較低；實(shí)時(shí)時(shí)鐘會(huì)讓主要系統(tǒng)處理去更需要時(shí)效性的工作；它輸出的時(shí)間值更為準(zhǔn)確；如果結(jié)合實(shí)時(shí)時(shí)鐘和全球定位系統(tǒng)的接收器，啟動(dòng)時(shí)會(huì)將它所得到的時(shí)間和上次接收到的有效信號(hào)的時(shí)間相比較，從而可以達(dá)到啟動(dòng)時(shí)間的減少。 許多集成電路供應(yīng)商都出售實(shí)時(shí)時(shí)鐘，如英特爾，精工愛(ài)普生，格言，硅， EN 直撲半導(dǎo)體， Ti 和意法半導(dǎo)體。 1984 年的 IBM PCAT 是第一臺(tái)使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘的個(gè)人電腦，使用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘是是 MC146818，隨后達(dá)拉斯半導(dǎo)體也發(fā)明研究了常用在早期的個(gè)人電腦中的相 容的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。后期的電腦的實(shí)時(shí)時(shí)鐘常使用南橋芯片。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，擁有掉電喚醒功能。與普通的機(jī)械式鐘表，實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示要好一些，因此，根據(jù)不同的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片相比已被廣泛使用。根據(jù)微控制器的發(fā)展方向，近年來(lái)電子時(shí)鐘，正沿著多層次用戶，多品種，多規(guī)格，高精度，小尺寸，低功耗的道路發(fā)展。實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)會(huì)愈來(lái)愈精密，時(shí)間愈來(lái)愈準(zhǔn)確，同時(shí)也會(huì)擁有有廣闊的市場(chǎng)前景。 基于 LPC1752 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘研究 2 1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的研究概述 研究背景 在我們的日常生活和工作中，經(jīng)常需要記錄的實(shí)時(shí)信息，并長(zhǎng)期保存 。在 LPC1752微控制器核心系統(tǒng)也是如此。例如，數(shù)據(jù)收集，對(duì)一些重要的信息，不僅需要記錄內(nèi)容，而且還需要記錄發(fā)生的事件的確切時(shí)間 。又比如，在銀行的營(yíng)業(yè)廳使用的利率或匯率顯示屏，上面不僅顯示利率或匯率等數(shù)據(jù)，也需要顯示實(shí)時(shí)信息，包括年，月，日，星期和外匯匯率時(shí)間。考慮到實(shí)用性我們所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的作用是在 LPC1752 單片機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置，獲得，記錄實(shí)時(shí)的日歷時(shí)鐘信息并經(jīng)過(guò) LCD 顯示，要求能夠較長(zhǎng)時(shí)間的記錄，并存儲(chǔ)的時(shí)間信息，在掉電的情況下至少保存 10 年。實(shí)時(shí)顯示，可通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這種方法需要冗雜的代碼 的編寫，且軟件開(kāi)銷極大。我們選用專用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示時(shí)，不僅可以避免這些問(wèn)題，也可以使時(shí)間得到長(zhǎng)時(shí)間的保留，不容易丟失。這次設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘不但時(shí)間是連續(xù)準(zhǔn)確的，而且可以在掉電的情況下繼續(xù)工作許久，成本花費(fèi)也不高。 AMR CortexM3 的系統(tǒng)擁有增強(qiáng)型的優(yōu)點(diǎn)，例如增強(qiáng)調(diào)試特性以及支持更高級(jí)別的塊集成。 LPC1752 采用的是 3 級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，含有獨(dú)立的命令、信號(hào)和外部設(shè)有的總線，可以使得程序的運(yùn)行速度達(dá)到 。 LPC1752 內(nèi)部含有 16KByte 的靜態(tài)內(nèi)存和 64KByte 的閃存 ,同時(shí)擁有豐富的增強(qiáng) I/O 端口和外設(shè)：包括有 6 通道 12 位的 ADC、電機(jī)控制 PWM 接口、 4 個(gè)通用 16 位定時(shí)器、 4 個(gè) UART、 2 個(gè) I2C、 2 個(gè) SPI/SSP、1 個(gè) USB Device、 1 路 CAN 總線接口等。 發(fā)展現(xiàn)狀 近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成長(zhǎng)非常迅速，正是因?yàn)檫@樣，各種現(xiàn)代化的產(chǎn)品在我們生活中的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。使得我們的生活水平和生活質(zhì)量都有了很大的提高，對(duì)于電子產(chǎn)品的要求也愈來(lái)愈嚴(yán)格，一直與產(chǎn)品的更新速率也越來(lái)越快。日常生活中人們也越來(lái)越重視起了時(shí)間觀念?，F(xiàn)實(shí)生活中，有很多的人在 很多事情上都要求時(shí)間是極度精確的，可能一點(diǎn)小的誤差會(huì)造成很大的損失，而實(shí)時(shí)時(shí)鐘正是彌補(bǔ)了老式的機(jī)械鐘表不夠精確的這一缺點(diǎn)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘對(duì)于我們讀取時(shí)間來(lái)說(shuō)非常方便，它的精度可以達(dá)到秒的級(jí)別，而機(jī)械時(shí)鐘就達(dá)不到這一點(diǎn)，可能導(dǎo)致誤差。因此，實(shí)時(shí)時(shí)鐘相比于機(jī)械式時(shí)鐘顯得較優(yōu)越些，因此基于各種不同芯片的實(shí)時(shí)時(shí)鐘都得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)電子時(shí)鐘這些年一直朝著更加完美的方向前進(jìn)，現(xiàn)在它的類型和功能非常多，在精度和功能消耗方面也要求的非常高?，F(xiàn)在社會(huì)智能化的東西越來(lái)越多，時(shí)鐘也不例外，在未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中也會(huì)逐漸向這個(gè)方向趨近 。近些年來(lái)，電子時(shí)鐘已經(jīng)不是以單獨(dú)的個(gè)體出現(xiàn)在市場(chǎng)當(dāng)中，它已經(jīng)成為各種電子產(chǎn)品不可缺少的一部分。比方說(shuō)在各種運(yùn)動(dòng)會(huì)上的各種項(xiàng)目都會(huì)看到實(shí)時(shí)時(shí)鐘都在以不同的方式出現(xiàn)，比如倒數(shù)計(jì)時(shí)器，各種顯示屏等。 基于 LPC1752 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘研究 3 這些產(chǎn)品出現(xiàn)在銀行、醫(yī)院、地鐵站、體育、電視臺(tái)、監(jiān)控系統(tǒng)、高層建筑等行業(yè)。作為我們可以和電子產(chǎn)品進(jìn)行通信的一種方式，相比較于機(jī)械的東西語(yǔ)音更加的方便。在很多設(shè)計(jì)方面都是以人主觀的感受為主的，比如說(shuō)一些音樂(lè)、語(yǔ)音提示的功能，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候設(shè)計(jì)人員自身也會(huì)感到非常具有實(shí)用性。也可以讓設(shè)計(jì)作品與眾不同，從而在各個(gè)領(lǐng)域使廣 泛的研究聲音具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有斷電保護(hù)功能，它利用串行的方式進(jìn)行信號(hào)的通訊，也有自身充電的能力，并且可以根據(jù)實(shí)際情況選擇自身充電的開(kāi)關(guān)。由此看來(lái)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘在未來(lái)的發(fā)展還有很大的空間，對(duì)于各種功能的精確度也會(huì)要求的愈來(lái)愈高。 完成工作 本設(shè)計(jì)選用 LPC1752 連接到 LCD1602,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。完成萬(wàn)年歷，定時(shí)報(bào)警和掉電喚醒功能。 基于 LPC1752 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘研究 4 2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 概述 實(shí)時(shí)時(shí)鐘是一組進(jìn)行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)掉電時(shí)它也可以繼續(xù)運(yùn)行的計(jì)數(shù)器。 LPC1752 中的 RTC 時(shí)鐘源是單獨(dú)的 的時(shí)鐘，用于產(chǎn)生 1HZ 內(nèi)部時(shí)鐘基準(zhǔn)值。 另外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘在掉電的情況下消耗的功率是極低的，實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以利用自身的電源端口給自己供電，這個(gè)端口既能夠和蓄電池相連接，也能夠與其他的 伏的電壓相連接。 特性 RTC 的特性如下： 帶有時(shí)鐘和日歷功能，顯示具體的實(shí)時(shí)信息； 其自身具有電池供電的系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)它消耗的功率非常低，在電池供電操作需要的電流不到 1 微安的情況下，它能使用 CPU 電源供電，在 CPU 不供電的情況下， RTC 也可以繼續(xù)運(yùn)行； 具有專門的電源端口，它的電源和芯片的 其余部分是分離的； 在用戶設(shè)置的特定的時(shí)間時(shí)會(huì)報(bào)警中斷； 自身具有特有的 32 千赫茲功耗消耗很低的振蕩器； 結(jié)構(gòu) 圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)鐘域總體設(shè)計(jì)框圖 基于 LPC1752 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘研究 5 圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能圖 RTC 中斷 中斷產(chǎn)生需要四種寄存器來(lái)控制，只要改變到中斷狀態(tài)的情況下才能產(chǎn)生中斷。其中計(jì)數(shù)器增量中斷寄存器為一種，其他三種為中斷位置寄存器，報(bào)警屏蔽寄存器，報(bào)警寄存器。 它們的功能為：中斷位置寄存器可以單獨(dú)讓和的中斷。的位對(duì)應(yīng)著單個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器。在使能其中某一位的情況下，通常來(lái)說(shuō)，要使產(chǎn)生中斷，就必須讓它對(duì)應(yīng)的 計(jì)數(shù)器加一個(gè) 1。在這里還有一個(gè)比較人性化的功能，就是我們自己可以設(shè)定報(bào)警寄存器中的我們所要報(bào)警的時(shí)間值。報(bào)警屏蔽寄存器的報(bào)警還是比較可靠地，因?yàn)槠鋬?nèi)部已經(jīng)進(jìn)行了校對(duì)。中斷要產(chǎn)生，就必須使 CIIR 和時(shí)間計(jì)數(shù)器的當(dāng)前數(shù)值一一相對(duì)。 RTC 總共的中斷類型有兩個(gè)，一類是 CIIR 另一類是報(bào)警。中斷標(biāo)志寄存器可以判斷是哪一種中斷，判斷的方法是看寄存器里的值。 計(jì)數(shù)器增量中斷 實(shí)時(shí)時(shí)鐘里有很多的時(shí)間計(jì)數(shù)器，按類型分為八個(gè)。通常來(lái)說(shuō)，要使產(chǎn)生中斷，就必須讓它對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器加一個(gè) 1。如圖 所示為增量中斷原理示意圖 圖 增量中斷原理圖 基于 LPC1752 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘研究 6 報(bào)警中斷 在 RTC 中，設(shè)置了 8 個(gè)報(bào)警時(shí)間寄存器來(lái)保存報(bào)警的時(shí)間值 ,每個(gè)報(bào)警時(shí)間寄存器都和 AMR 寄存器中的每一位對(duì)應(yīng)著。報(bào)警寄存器可以讓用戶自己有選擇的設(shè)置自己想要產(chǎn)生中斷的時(shí)間，等實(shí)時(shí)時(shí)鐘運(yùn)行到設(shè)置的時(shí)間時(shí)，就會(huì)發(fā)生報(bào)警中斷。由 AMR 進(jìn)行設(shè)定當(dāng)前時(shí)間是否與對(duì)應(yīng)的報(bào)警的時(shí)間值進(jìn)行比較。如果報(bào)警屏蔽寄存器中的某一個(gè)位為 “1”，那么它就代表著這個(gè)報(bào)警屏蔽寄存器對(duì)應(yīng)的報(bào)警時(shí)間寄存器被屏蔽了 ,RTC 的值就不再和報(bào)警寄存器中的值進(jìn)行比較。時(shí)間寄存器， AMR 和報(bào)警值寄存器三者的關(guān)系如圖 所示。 年 值月 值日 期 值 （ 年 ）星 期 值日 期 值 （ 月 ）小 時(shí) 值分 值秒 值年 值月 值星 期 值小 時(shí) 值分 值秒 值日 期 值 （ 年 ）日 期 值 （ 月 ）A M R Y E A RA M R M O NA M R D O YA M R D O WA M R D O MA M R H O U RA M R M I NA M R S E C當(dāng) 前 時(shí) 間 寄 存 器報(bào) 警 屏 蔽 寄 存 器報(bào) 警 時(shí) 間 寄 存 器圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘報(bào)警寄存器 中斷是在全部的沒(méi)有屏蔽的報(bào)警時(shí)間寄存器的值都匹配于它們對(duì)應(yīng)的時(shí)間寄存器的值的情況下產(chǎn)生的。報(bào)警中斷控制原理示