单片机模拟带计时功能的数字时钟.doc

苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）报告 名称 单片机控制项目实训 模拟带计时功能的数字时钟 2013年 1 月 7 日至 2013 年 1 月 11 日共 1 周院 系 计算机工程系 班 级 姓 名 系主任 教研室主任 指导教师 目 录一、课程设计的目的与要求11课程设计的目的12课程设计的要求1二、题目说明12.1开发背景12.2 开发工具介绍22.3 小组成员分工2三、硬件方案23.1主控MCU23.2键盘33.3 LCD液晶33.4 定时器5四、软件设计64.1 模块划分64.2 模块结构图64.3键盘中断模块6五、运行结果分析与系统改进8六、遇到的问题和解决方法8七、课程设计总结9八、参考文献9一、课程设计的目的与要求1课程设计的目的 单片机原理与应用是一门应用性很强的专业课，其理论与实践技能是从事嵌入式专业技术工作的人员所不可少的。本次课程设计选择AW60实验板进行模拟应用设计与开发，要求学生掌握使用 C 语言进行单片机程序设计和调试的方法，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。2课程设计的要求 在本课程设计过程中要求学生：重视课程设计环节，用严谨、科学和踏实的工作态度对待课程设计的每一项任务；按照课程设计的题目要求，独立地完成各项任务，不允许相互抄袭；按时到机房上机，并接受教师的检查。认真编写课程设计报告。二、题目说明 我们选择的题目是：模拟带计时功能的数字时钟 题目描述：用AW60实验板模拟带计时功能的数字时钟，可设置时钟初始值，可调整时钟时间，可实现秒表计时功能。通过AW60的内部的定时器模块实现计时功能。 1)输入：自定义键盘，模拟时钟的按键。 2)输出：用液晶显示器显示时钟时间。 3)时间：用定时器模块实现计时功能。 （可加整点报时，或闹钟功能）2.1开发背景1近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的要求。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，有电子闹钟、数字闹钟等等。数字钟已成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度， 远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用LCD数字电子钟已经成为一种时尚。2.2 开发工具介绍我们所使用的开发工具有:CodeWarrior编程软件、写入器和MC9S08AW60实验板。2.3 小组成员分工本小组共由施燕、盛钰明和俞季笑三人组成，课程设计课题共涉及键盘中断模块、LCD液晶显示器模块、定时器中断模块。其中，施燕负责键盘中断模块，盛钰明负责定时器中断模块，俞季笑负责LCD液晶显示器模块。三、硬件方案3.1主控MCUHCS08系列MCU是Freescale 8位微处理器的主流产品，应用非常广泛。MC9S08AW60微控制器具有多种封装形式，它们分别为44脚、48脚、64脚等，本评估板使用64引脚宽脚封装。MC9S08AW60微控制器的主要特点概述如下：2K片内RAM；60K片内Flash程序存储器，具有在线编程能力和保密功能。时钟发生器模块，具有PLL电路，可产生各种工作频率；内部总线频率最高可达20MHz。增强的HCS08 CPU结构；最高支持26个中断源。54根通用I/O脚，部分I/O口有可选择的内部上拉电阻，并且可以选择引脚的驱动能力。 2两个增强型串行通讯口SCI；一个串行外围接口SPI；一个集成电路内部通信接口IIC；两个16位双通道定时器接口模块(TIM1和TIM2)，每个通道可选择为输入捕捉、输出比较和PWM；一个模拟信号比较器ACMP；16路10位AD转换模块；8位键盘唤醒口；一个实时时钟计数器模块；一个计算机工作正常(COP)复位模块。优化用于控制应用；优化支持C语言。3.2键盘键盘是常用的输入设备，评估板以9个小按键模拟一个3*3 键盘，以掌握矩阵键盘的工作原理，如图3-1所示。图3-1 键盘原理图AW60 内部集成了键盘输入中断模块，但是数量有限，为了给用户提供更大的灵活性，评估版中使用插孔的方式，用户可以将任意I/O口接到插孔上来，这样即提高了用户编程的灵活性，又提高了I/O口的使用灵活性。3.3 LCD液晶LCD 即液晶，是常用的嵌入式输出设备。评估板上配置两种LCD，一种使用1602点阵字符型LCD，LCD管脚定义如表1所示，实物及原理图如图3-2所示。3表3-1 LCD1602管脚定义管脚号符号电平方向引脚含义说明1Vss电源地2Vdd电源(+5V)3V0液晶驱动电源4RSH/L输入寄存器选择；1-数据寄存器 0-数据寄存器5R/WH/L输入读写操作选择：1-读操作 0-写操作6EH/LHL输入使能信号：R/W=0,E下降沿有效 R/W=1,E=1有效714DB0DB7三态8位数据总线15NC空脚，未定义16GND地 此型号液晶采用并口通信方式，评估板中使用PTB口作为数据口，另外控制引脚采用PTA0PTA3四个引脚控制，如图9右侧所示。图3-2 LCD实物及原理图4LCD部分的第二种型号是12864型LCD，具体见其实用手册，原理图如图3-3所示：图3-3 LCD2此LCD采用串行通信方式，大大减少了I/O口资源的使用，仅仅使用PTA0PTA3四个I/0即可完成通信，其中PTA3是用来控制背光的，如果保持LCD背光常亮，则仅需要3个I/O口接口控制LCD。3.4 定时器定时器-一个2通道和一个6通道，16位定时器/脉宽调制法器。5（TPM）模块：每个通道上都具有可选的input;采集，;output比较及边缘对齐PWM功能针对所有通道的缓存，居中PWM(CPWM)，可对各定时器模块进行定位。四、软件设计4.1 模块划分课程设计课题共涉及键盘中断模块、LCD液晶显示器模块和定时器中断模块。4.2 模块结构图本实验共使用了键盘中断模块、LCD液晶显示器模块、定时器中断模块、主控模块。如图4-1所示。模拟带计时功能的数字时钟主控模块定时器模块键盘模块液晶模块图4-1 模块结构图4.3键盘中断模块在main.c函数中，通过KB_Init(); EnableKBInt();开放键盘中断；键盘模块使用 “PTG0PTG2、PTC0PTC2”6个引脚，通过定义键值码表来表示“08”字符，其中0和3用来表示时的加减，1和4表示分的加减，2和5表示秒的加减；在Vectors.c函数中来调用LCD模块。6键盘中断模块流程图如图4-2所示：键盘中断模块在这次课程设计中占据枢纽地位。程序通过键盘中断模块调用LCD液晶显示器模块，完成电子钟时间的显示。初始化定义KBTable等相关变量禁止总中断、禁止键盘中断获取键盘值Data1=0Time0+LCD显示时位加1Data1=1Time1+Time0-Time1-LCD显示分位加1LCD显示秒时减1LCD显示分位减1Data1=3Data1=4Data1=5Time2-LCD显示秒位减1Data1=2Time2+LCD显示秒位加1键盘初始化 、 开放键盘中断、 开放总中断图4-2 键盘中断流程图7五、运行结果分析与系统改进1、运行程序后，时间开始在LCD液晶上显示2、当我们在3*3的键盘上按下0时，时间的时会加1；按下3时，时间的时会减13、当我们按下1时，可看到时间的分会加1；按下4时，分就减14、当我们按键按下2时，我们会看到时间的秒加1；按下5时，秒就减1（因为秒一直都在不停的动，所以当我们做加减的时候不怎么明显）5、当时间显示到23:59:59时，下一秒就会变成00:00:00重新开始六、 遇到的问题和解决方法1、无法在串口工具窗口中看到运行情况：在我们刚开始运行程序的时候，打开串口调试工具窗口却看不到运行的结果，但是LCD显示器上却能显示。于是我们就知道不是时间显示的问题，而是串口程序。但我们反复查看串口程序没有任何错误。后来，在查看硬件的时候发现原来是串口线没有连接。我们连接好串口线后，再打开窗口可看到结果。2、如何利用按键控制时分秒的加减：在这个问题上，我们停留了很久。后来我们通过用switch(data1)语句来判断，data1是取得的键值，通过对键值的判断来执行时间时分秒的加减。3、实现对时分秒取值的范围：在运行程序后，在我们一直对时分秒加的情况下，发现时分秒数值是可以一直往上加的。发现这个问题后，我们就通过用if语句来设定对时分秒的取值范围。4、如何实现整点报时功能：在想这个问题的时候，我们的程序都已做完才发现少做了这个功能。我们设定当分和秒都为0时，我们就令蜂鸣器响，然后再用些延时，然后蜂鸣器不响。我们随便设定一个端口给它设为高电平使得蜂鸣器响，设为低电平则不响。8七、课程设计总结这次的课程设计结合了以前所学的知识，巩固了这学期对单片机的学习。这次的课程设计，我们做的是时钟。在这个程序里，有很多都是我们以前在课堂上做过的，所以相对而言是简单些，但我们在真正做的时候还是花了不少的功夫。在确定题目的时候，我