【正文】 晶振電路設(shè)計(jì) ........................................................................................ 7 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 8 鍵盤模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 8 顯示模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 9 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖 ........................................................................................ 11 DS1302 時(shí)鐘流程圖 ...................................................................................... 11 LED 數(shù)碼管顯示流程圖 ............................................................................... 12 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 ..................................................................................... 14 IAR FOR 430 簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 14 程序調(diào)試過程 ................................................................................................. 14 第六章 結(jié)論 ................................................................................................................ 16 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 17 附錄一：系統(tǒng)原理圖 ................................................................................................. 18 致謝 .............................................................................................................................. 35 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力的推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)： 單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的一次革命。 數(shù)字時(shí)鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒數(shù)字現(xiàn)實(shí)的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，辦公室，車站等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字時(shí)鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。因此，研究數(shù)字時(shí)鐘 及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的 1MHZ 時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。 （ 1） 晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字時(shí)鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)備的 12MHZ 的方波信號(hào)沒課保證數(shù)字時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn) 定，不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。 單片機(jī)模塊方案 方案一：使用 89C51 單片機(jī)模塊。其指令采用的是復(fù)雜指令集（ CISC），在待機(jī)狀態(tài)下，耗電電流仍為 3mA。由于引進(jìn)了 Flash型程序存儲(chǔ)器和 JTAG 技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)在線編程和仿真，而且使開發(fā)工具變得簡(jiǎn)便，價(jià)格也相對(duì)低廉。 時(shí)鐘方案選擇 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 4 方案一：基本門電路搭建。 方案二：專用時(shí)鐘芯片。如 DS1288DS130 DS130 PCF856 X1227 等，芯片內(nèi)都集成了時(shí)鐘 /日歷功能，給時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了很多方便。 鍵盤模塊選擇 方案一：采用陣列式鍵盤。但是本次設(shè)計(jì)按鍵較少，所以不采納。每個(gè)鍵單獨(dú)占有一根 I/O 的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端 口直接掃描方式。 顯示模塊方案選擇 方案一：采用液晶顯示器。 方案二：采用數(shù)碼管顯示器。成本低，因此它被廣泛用作數(shù)字儀表、數(shù)控裝置、計(jì)算機(jī)的數(shù)顯器件。 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 5 第三章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本次電路的設(shè)計(jì)，是由鍵盤來設(shè)置和調(diào)節(jié)數(shù)碼管上所顯示的日期、時(shí)間等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過 MSP430 模塊的整理和傳送，控制各個(gè)模塊的正常運(yùn)行 ，時(shí)間通過 LED 數(shù)碼管顯示器顯示出來。 ℃，精度較好； 顯示部份使用 LED 數(shù)碼管顯示屏來實(shí)現(xiàn) ,該顯示屏具有 高頻特性好，單色性好，亮度高，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長(zhǎng) 的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求講它喚醒只有 6us。首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是~ 電壓。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)和鎖頻（ FLL和 FLL+)時(shí)鐘系統(tǒng)或 DCO 數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。當(dāng)器件上帶電或者 RST/NMI 引腳配置為復(fù)位模式即RST/NMI 引腳產(chǎn)生低電平的時(shí)候，器件上會(huì)產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，當(dāng)啟動(dòng)看門狗，向看門狗寫入錯(cuò)誤的安全參數(shù)值，向片內(nèi) Flash 寫入錯(cuò)誤的安全參 數(shù)值的時(shí)候，會(huì)引起產(chǎn)生上電清除信號(hào)。但是當(dāng)產(chǎn)生上電清除信號(hào)的時(shí)候缺不會(huì)產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)。 MSP430 系列芯片因?yàn)槭堑凸膯纹瑱C(jī)，所以 它 的 I/O 流過的電流比較 小，在這種情況下就必須要求晶振的諧振電阻必須要小，因?yàn)樘罅?I/O 不能供應(yīng)足夠的電流讓晶振正常的工作，所以必須選擇合適的諧振電阻的晶振。影響晶振起振的原因有晶振（ ESR）、晶振啟動(dòng)后負(fù)載電容的大小、單片機(jī)電源電壓的范圍、 PCB 布線和電氣隔離、外部的環(huán)境因素和電路板的保護(hù)涂層處理，上面具體介紹的三個(gè)參數(shù)是選擇晶振時(shí)必須考慮的最主要的參數(shù)。晶體的選擇至少必須考慮：諧振頻點(diǎn)，負(fù)載電容，激勵(lì)功率，溫度特性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單的采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（ 1） RES(復(fù)位）、（ 2） I/O（數(shù)據(jù)線）、（ 3） SCLK（串行時(shí)鐘），時(shí)鐘 RAM 的讀寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè) 字節(jié)的字符組方式通信。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc超過 之前， RST 必須保持低電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端， SCLK 始終是輸入端。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式，設(shè)置各個(gè)口線為輸入模式，通過中斷方式或者軟件查詢方式獲取各個(gè)口線是否有鍵按下的信息在如圖 所示的鍵盤中，有鍵按下則口線端電平為高，否則為低電平。 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 9 圖 按鍵模塊電路圖 顯示模塊設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管里面有 8只發(fā)光二極管，分別記作 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp，其中 dp為小數(shù)點(diǎn)，每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上，記作公共端（ COM）。對(duì)共 陰極 LED 顯示器的控制采用“接地方式”即通過控制 LED 的“ GND”引腳的電平高低來達(dá)到選通的目的，該引腳即通常所說的位選線。兩種控制方式中，共陰極 LED 控制方式受糸統(tǒng)器件功耗限制的段則不能點(diǎn)亮 使用 LED 顯示器時(shí)，工作電流一般為 210mA/段，這樣當(dāng) LED 處于全亮狀態(tài)時(shí)，工作電流約 1580 mA 左右。根據(jù)顯示亮度的不同劃分為普通亮度和高亮度 LED，高亮度 LED 顯示器的發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通亮度的 LED，正常情況下的發(fā)光強(qiáng)度越是普通 LED 的 10 倍，即在 12 mA/段時(shí)便可點(diǎn)亮。 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 10 （ 1） 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 埠多，所以實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加解碼驅(qū) 動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 透過分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 11 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖如圖 所示，接通電源之后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，按下設(shè)置鍵，對(duì)當(dāng)?shù)貢r(shí)間 進(jìn)行讀取，對(duì)時(shí)間進(jìn)行需要的調(diào)整，這些數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示器顯示出來，確認(rèn)無誤后才開始運(yùn)行。具體的流程圖如圖 所示： 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 12 圖 時(shí)鐘流程圖 LED 數(shù)碼管顯示流程圖 LED 數(shù)碼管在顯示時(shí)間之前，首先要對(duì)其串口工作方式進(jìn)行設(shè)置，然后設(shè)置 圖 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 13 對(duì)應(yīng)的地址指針，然后選擇其數(shù)碼段，通過傳送過來的脈沖來顯示出這個(gè)段位的時(shí)間，然后再次選擇段位，通過下一次傳送過來的脈沖來顯示這個(gè)段位的時(shí)間，其他的段位時(shí)間也通過這個(gè)方法依次顯示出來，當(dāng)所有段位時(shí)間都顯示出來之后，取段結(jié)束，時(shí)間顯示成功，流程圖如圖 所示 . 基于 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 14 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 IAR FOR 430 簡(jiǎn)介 IAR Systems 是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 工具和服務(wù)的供應(yīng)商。 國內(nèi)普及的 MSP430 開發(fā)軟件種類不多，主要有 IAR 公司的 Embedded Workbench forMSP430(簡(jiǎn)稱 EW430)和 AQ430。 IAR EW430軟件提供了工程管理，程序編輯，代碼下載，調(diào)試等所有功能，并且軟件界面和操作方法與 IAR EW for ARM 等開發(fā)軟件一致，因此，學(xué)會(huì)了 IAR EW430，就可以很順利的過度到另一種新處理器的開發(fā)工作。 單擊“開始” →“程序”→ IAR Systems→ IAR Embedded Workbench For MSP430 V3，自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)新的工作站。 （ 1）創(chuàng)建源程序。 （ 2）加載源文件。源文件加載完成后，在工程 test 下出現(xiàn) 和 Output 子目錄。保存工作站工作完成。 （ 2） 仿真方式設(shè)置， 設(shè)置軟件模擬仿真或 FET 在線仿真調(diào)試。 、調(diào)試 （ 1）工程編譯和修改源程序， 在左側(cè)工程管理中選中源文件 ，雙擊鼠標(biāo)左鍵，進(jìn)入源程序編輯狀態(tài)。通過單擊 ProjectMake。通過單擊 ProjectDebugger進(jìn)入調(diào)試集成環(huán)境。硬件方面我們需要對(duì)我們的板子進(jìn)行整體的檢查，看那些焊點(diǎn)是否完好，芯片有沒有接觸不良，軟件方面就要對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的程序再一次的編譯，檢查出一些細(xì)小的缺陷。 因考慮到制作費(fèi)用和周期，編寫的程序在與設(shè)計(jì)功能相同的電路板上完成驗(yàn)證。從接