【文章內(nèi)容簡介】 的蜂鳴器驅(qū)動電路通過 NPN 三極管 S8050 放大電流，從而驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，同時在三極管的基極要加限流電阻。當 PB8 由程序配置輸出高電平時，則基極與發(fā)射極有了大約 3V 的壓降，三極管 Q1 導通，三極管 Q1 集電極被發(fā)射極拉低，此時蜂鳴器兩端等于接了 電壓，所以發(fā)聲。當 PB8 配置為低電平時，三極管 Q1 基極與發(fā)射極沒有 的導通壓降，Q1 此時為截止狀態(tài)，此時集電極不能被發(fā)射極拉低，從而蜂鳴器兩端沒有施加電壓，則不會發(fā)聲。 GPS 模塊GPS 是由美國國防部研制部署和控制的軍民兩用導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)。現(xiàn)在運行的“GPS”系統(tǒng)是由 24 顆工作衛(wèi)星和 4 顆備用衛(wèi)星組成，它們分布在 6 個等間距的軌道平面上，每個軌道面上有 4 顆工作衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道接近圓形， 17 用戶在任何時間都至少能看到 4－6 顆衛(wèi)星，定位一次僅需幾秒鐘，可實現(xiàn)全球范圍連續(xù)的、近實時的定位、測速與授時。本次設計使用型號為 ATKNEO6M的 GPS 模塊。模塊實物圖如圖 所示，GPS 芯片引腳圖如圖 所示，詳細電路連接圖參見附錄一。 GPS 模塊實物圖 GPS 芯片引腳圖 GPS 模塊的引腳定義如表 所示：表 GPS 模塊引腳定義表序號 名稱 說明1 PPS 時鐘脈沖輸出腳2 RXD 模塊串口接收腳3 TXD 模塊串口發(fā)送腳4 GND 地5 VCC 電源（~）NCS_/TIMEPULX0BDGRFV789AKO? 18 GSM 模塊 SIM900A 模塊的對外接口電路S I M 9 0 0 A電源S T M 3 2 F 1 0 3 Z E T 6串口天線語音接口防靜電S I M 卡圖 SIM900A 對外接口框圖SIM900A 對外接口框圖如圖 所示，對外接口包括：RS232 接口，語音接口，控制線接口、SIM 卡接口等。 SIM900A 模塊初始化本系統(tǒng)使用的 SIM900A 模塊是由 12V 1A 電源供電的，在 SIM900A 初始化時，先給 SIM900A 模塊上電，然后長按開機按鈕，此時開機指示燈會變亮，當開機指示燈快閃時松開開機按鈕，此時 SIM900A 模塊正在初始化并且注冊網(wǎng)絡。當模塊上的指示燈由快閃變?yōu)槁W時說明模塊網(wǎng)絡注冊成功，模塊可以正常使用。如果長時間快閃沒有變成慢，應長按啟動鍵會關機模塊，檢查天線， SIM 卡片的固定情況，還有檢查 SIM 卡片是否能正常使用。SIM900A 實物如圖 ，在與單片機通信之前，我們可以通過電腦串口與 SIM900A 模塊通信調(diào)試，來檢測模塊是否能正常工作。在本系統(tǒng)中，我們使用單片機的串口 2 與 GSM 模塊的TTL 接口相連。GSM 模塊詳細電路圖參見附錄一。 AT 指令集AT 指令集是一個指令的集合，它包含了所有的對 GSM 模塊操作的指令，包括接打電話、收發(fā)短信、連接 GPRS 等等。我們操作 GSM 模塊實際上就是通過 19 AT 指令集來操作的。AT 指令集必須以 AT 開頭，以空格鍵結束，通常模塊的響應會緊隨 AT 指令之后。在本系統(tǒng)中主要使用了與 GPRS 功能相關的指令，AT+CGMM 命令用來查詢模塊型號。AT+CIPMUX=0 表示表示將模塊設置為單鏈接方式。AT+CIPRXGET=0 命令用來設置獲取數(shù)據(jù)的方式，0 表示模塊自動獲取數(shù)據(jù)。AT+CIPQRCLOSE=1 命令用來設置加速遠程斷開連接。AT+CIPMODE=0 命令表明設置 TCP 應用模式為非透明。AT+CIPSTART=\TCP\,\\,80 命令表明建立 TCP 鏈接，連接到 IP 地址 。AT+CIPCLOSE=1 命令用來斷開 TCP 鏈接。AT+CIPSHUT 命令用來關閉移動場景。圖 SIM900A 實物 20 5 軟件部分本部分介紹了系統(tǒng)在軟件部分的設計思想和典型代碼。整個軟件部分分為系統(tǒng)開發(fā)工具介紹、程序整體框圖及思想、文件系統(tǒng)的移植、GUI 程序的設計、主要功能的實現(xiàn)共五個部分。下面將對每個部分分別介紹。 開發(fā)工具介紹Keil MDK v5，該版本使用 uVision5 IDE 集成開發(fā)環(huán)境，是目前針對 ARM微控制器，尤其是 ARM CortexM 內(nèi)核微控制器最佳的一款集成開發(fā)工具。MDK v5 向后兼容 Keil MDKARM uVision4，以前的項目同樣可以在 MDK v5 上進行開發(fā)， MDK v5 同時加強了針對 CortexM 微控制器開發(fā)的支持，并且對傳統(tǒng)的開發(fā)模式和界面進行升級，將分成兩個部分，MDK Core 和 Software Packs。其中，Software Packs 可以獨立于工具鏈進行新芯片支持和中間庫的升級。MDK Core包含微控制器開發(fā)所有的所有組件，包括 IDE(uVision5)、編輯器、ARM C/C++編輯器、uVision 調(diào)試跟蹤器和 Pack Installer。MDK v5 支持完整的微控制器系列，包括 MDK v4 上的所有芯片系列，如 ARMARMCortexM0、MMM4 等 ARM 內(nèi)核芯片。 程序框圖因為可穿戴設備程序的運行流程與用戶的實際操作密切相關，因此本設計采用狀態(tài)機編程的思想，將程序在一個個狀態(tài)之間切換。軟件流程圖如圖 所示： 21 開始系統(tǒng)初始化加載主界面等待按鍵按下或觸摸屏按下判斷按鍵值或觸摸點地圖鬧鐘計步器畫板萬年歷 秒表返回返回返回返回返回返回模式六模式五模式一模式二模式三 模式四圖 程序流程圖 文件系統(tǒng)的移植FATFS 是一個完全免費開源的 FAT 文件系統(tǒng)模塊，專門為小型的嵌入式系統(tǒng)而設計。它完全用標準 C 語言編寫，所以具有良好的硬件平臺獨立性，可以移植到 805PIC、AVR、SH、Z80、HARM 等系列單片機上而只需做簡單的修改。它支持 FATlFATl6 和 FAT32，支持多個存儲媒介；有獨立的緩沖區(qū)，可以對多個文件進行讀／寫，并特別對 8 位單片機和 16 位單片機做了優(yōu)化。FATFS 的特點有：Windows 兼容的 FAT 文件系統(tǒng)（支持FAT12/FAT16/FAT32）與平臺無關，移植簡單 代碼量少、效率高 多種 22 配置選項支持多卷（物理驅(qū)動器或分區(qū)，最多 10 個卷）多個 ANSI/OEM 代碼頁包括 DBCS支持長文件名、ANSI/OEM 或 Unicode支持 RTOS支持多種扇區(qū)大小 只讀、最小化的 API 和 I/O 緩沖區(qū)等。FATFS 的這些特點，加上免費、開源的原則，使得 FATFS 應用非常廣泛。FATFS 模塊的層結構如圖 所示：圖 FATFS 模塊的層結構圖最頂層是應用層，使用者無需理會 FATFS 的內(nèi)部結構和復雜的 FAT 協(xié)議，只需要調(diào)用 FATFS 模塊提供給用戶的一系列應用接口函數(shù)，如 f_open，f_read，f_write 和 f_close 等，就可以像在 PC 上讀／寫文件那樣簡單。中間層 FATFS 模塊，實現(xiàn)了 FAT 文件讀／寫協(xié)議。FATFS 模塊提供的是 和 。除非有必要，使用者一般不用修改，使用時將頭文件直接包含進去即可。需要我們編寫移植代碼的是 FATFS 模塊提供的底層接口，它包括存儲媒介讀／寫接口（disk I/O）和供給文件創(chuàng)建修改時間的實時時鐘。FATFS 的源碼，是從 這個網(wǎng)站下載到，目前最新版本為 。我選用的是該版本，下載解壓后可以得到兩個文件夾：doc 和 src。doc 里面主要是對 FATFS 的介紹，而 src 里面才是我們需要的源碼。其中，與平臺無關的是： FATFS 模塊配置文件 FATFS 和應用模塊公用的包含文件 FATFS 模塊 23 FATFS 和 disk I/O 模塊公用的包含文件 數(shù)據(jù)類型定義 option 可選的外部功能（比如支持中文等） 與平臺相關的代碼（需要用戶提供）是： FATFS 和 disk I/O 模塊接口層文件 FATFS 模塊在移植的時候，我們一般只需要修改 2 個文件，即 和 。模塊的所有配置項都是存放在 里面，我們可以通過配置里面的一些選項，來滿足自己的需求。接下來介紹幾個重要的配置選項。（1） ．數(shù)據(jù)類型：在 里面去定義好數(shù)據(jù)的類型。這里需要了解所用的編譯器的數(shù)據(jù)類型，并根據(jù)編譯器定義好數(shù)據(jù)類型。 （2） ．配置：通過 配置 FATFS 的相關功能，以滿足系統(tǒng)的需要。函數(shù)編寫：打開 ，進行底層驅(qū)動編寫，一般需要編寫 6 個接口函數(shù)如圖 ：d i s k i o . cd i s c k _ s t a t u sd i s c k _ w r i t ed i s c k _ i o c t lg e t _ f a t t i m ed i s c k _ i n i t i a l i z ed i s c k _ r e a d圖 FatFs 接口函數(shù)如通過以上步驟就可以完成對 FatFs 文件系統(tǒng)的移植。 GUI 程序的設計圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱 GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。與早期計算機使用的命令行界面相比，圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受。本系統(tǒng)移植了周立功公司開發(fā)的 GUI，用來設計系統(tǒng)的操作界面，TFT 彩 24 屏大量使用了 GUI 內(nèi)的相關函數(shù)。為適應系統(tǒng)需要，做了一定的裁剪。底層驅(qū)動程序函數(shù)定義在 GUI 文件夾中的“”和“”中，具體如下：void LCD_Init(void)。 //初始化void LCD_DisplayOn(void)。 //開顯示void LCD_DisplayOff(void)。 //關顯示void LCD_Clear(u16 Color)。 //清屏void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 c)。void LCD_Fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 color)。 //填充單色void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue)。u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg)。void LCD_WriteRAM_Prepare(void)。void LCD_WriteRAM(u16 RGB_Code)。 void LCD_Scan_Dir(u8 dir)。 //設置屏掃描方向void LCD_Display_Dir(u8 dir)。 //設置屏幕顯示方向extern void GUI_RectangleFill(uint32 x0, uint32 y0, uint32 x1, uint32 y1, TCOLOR color)。//畫填充矩形extern void GUI_Rectangle(uint32 x0, uint32 y0, uint32 x1, uint32 y1, TCOLOR color)。//畫矩形extern void GUI_CircleFill(uint32 x0, uint32 y0, uint32 r, TCOLOR color)。//畫填充圓extern void GUI_Line(uint32 x0, uint32 y0, uint32 x1, uint32 y1, TCOLOR color)。//畫線在對液晶操作前應調(diào)用“LCD_Init”對液晶初始化，然后再進行其他操作。 主要功能的實現(xiàn)原理 系統(tǒng)開機之后首先進行硬件的初始化，以及觸摸屏的校準。隨后系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到桌面狀態(tài)進入主界面，首先加載表盤顯示時間，然后系統(tǒng)一直檢測桌面圖標的按下狀態(tài)，當用戶按下按鍵以后，系統(tǒng)會停留在 while(!TPEN())。語句用于松手檢測，以防止系統(tǒng)在用戶按下按鍵時發(fā)生多次跳轉(zhuǎn)。當用戶松開手后則跳轉(zhuǎn)到相應的功能界面沒有按鍵按下則停留在桌面狀態(tài)每過一秒則把時間刷新一次。 25 本系統(tǒng)最關鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換代碼如下：while(1){Switch (State_Machine){case 0: State_Machine = State0_Calendar()。break。//萬年歷case 1: State_Machine = State1_Clock()。break。//鬧鐘case 2: State_Machine = State2_Stopwatch()。break。//計時器case 3: State_Machine = State3_Map()。break。//地圖case 4: State_Machine = State4_Drawing_Board()。break。//畫板case 5: State_Machine = State5_Pedometer()。break。//計步case 6: State_Machine = State6_zhuomian()。//桌面 }} 萬年歷系統(tǒng)內(nèi)設的萬年歷可以提供陽歷顯示、農(nóng)歷顯示、二十四節(jié)氣、生肖、以及實時的時分秒時間，并且可以提供時間的更改。日歷支持的范圍是 1901