基于DSP的电子日历设计毕业论文 - 副本.doc

湖南工业大学本科毕业设计 论文 I 基于基于 DSPDSP 的电子日历设计毕业论文的电子日历设计毕业论文 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 III 第 1 章 绪论 1 1 1 引言 1 1 2 DSP 的发展历程 1 1 3 电子日历的发展历程 1 1 4 本论文主要研究内容 2 第 2 章 主要硬件选择与功能介绍 3 2 1 DSP 芯片 3 2 2 LED 数码管显示器 4 2 3 键盘结构 6 2 4 实时时钟芯片 6 2 4 1 DS1302 内部结构 7 2 4 2 读写时序说明 8 2 4 3 电路连线图 9 2 5 I2C 储存芯片 9 2 5 1 芯片介绍 9 2 5 2 I2C 总线协议 9 2 6 74LS138 译码芯片 10 2 7 本章小结 11 第 3 章 硬件设计 12 3 1 TMS320LF2407A 12 3 1 1 TMS320LF2407A 简单介绍 12 3 1 2 TMS320LF2407A 最小系统外围电路 12 3 2 按键电路 14 3 3 显示电路 14 3 4 闹铃电路 15 3 5 系统总体框图 16 湖南工业大学本科毕业设计 论文 II 3 6 本章小结 17 第 4 章 软件设计 18 4 1 主程序流程图设计 18 4 2 动态显示模块程序 19 4 3 闹铃时间判别模块程序 20 4 4 时钟 DS1302 模块程序 21 4 5 本章小结 22 第 5 章 系统调试 24 参考文献 25 结 论 26 致 谢 27 湖南工业大学本科毕业设计 论文 0 第 1 章 绪论 1 1 引言 随着时代的发展 尽管日历的品种增多 花样也不断翻新 但仍旧保持着古老日 历的格局 到现代 随着电子日历的出现 迅速占领了传统日历的大部分领地成为人 们日常生活的必备品 电子日历具有性能稳定 精确度高 成本低 易于产品化 以 及方便 实用等特点 适用于家庭 公司 机关等众多场所 为人们的日常生活 出 行安排提供了方便 成为人们日常生活中不可缺少的一部分 本文设计以TMS320LF2407A芯片为核心部件的电子日历 采用动态扫描方式 采用共阴LED数码管作显示器 3 8译码器74LS138做驱动电路 用3片74LS138并联 扩展IO口 将5位IO口扩展成24位驱动端口 74LS138产生的驱动信号为低电平有效 当IOPB口前5位输入一个有效的5位BCD码时 选中对应的一位共阴数码管 同时 IOPA口送入段选信号 即完成动态扫描显示功能 本文硬件设计包括 TMS320LF2407A芯片 RC复位电路 5V直流电源电路 按键电路 74LS138驱动 器动态显示扫描电路 I2C储存电路 闹铃输出电路 实时时钟电路 软件系统设计 给出了系统流程图及部分模块程序 主要用到DSP的编程软件 CCS 及电路仿真调 试软件 Proteus 等常用软件 1 2 DSP 的发展历程 DSP 芯片诞生于 20 世纪 70 年代末 至今已经得到了突飞猛进的发展 并经历了 三个阶段 第一阶段是 DSP 的雏形阶段 结构功能相对简单 第二阶段是 DSP 的成 熟阶段 这个时期的 DSP 器件在硬件结构上更适合于数字信号处理的要求 第三阶 段为 DSP 的完善阶段 这个阶段推出的 DSP 芯片信号处理能力更加完善 而且使系 统开发更加方便 程序编辑调试更加灵活 功耗进一步降低 成本不断下降 纵观 DSP 芯片几十年的发展历程 DSP 芯片的硬件结构主要向多处理器的并行 处理结构 便于外部数据交换的串行总线传输 大容量片上 RAM ROM 程序加密 增加 I O 驱动能力 外围电路内装化 低功耗等方面发展 软件方面主要是综合开发 平台的完善 使 DSP 的应用开发更加灵活方便 1 3 电子日历的发展历程 我国始有历法大约在四千多年以前 根据甲骨文中的一页甲骨历 证明殷代的历 法已具有相当的水平 这一页甲骨历是全人类最古老的历书实物 这页甲骨历也就叫 日历 唐诗 山中无历日 寒尽不知年 历日 可能是最早的台历 唐时 史 官按日裁纸 装订成册 每月一本 每页上写有月份和日期 留有空白 供近侍太监 记载皇帝的言行 这就是 历日 历日 月终先交皇帝审阅 然后由史官存档 湖南工业大学本科毕业设计 论文 1 供编 国史 用 因它有记时论事功能 文武百官竞相仿效 但真正的日历产生 大 约在一千一百多年前的唐顺宗永贞元年 皇宫中就已经使用皇历 最初一天一页 记 载国家 宫廷大事和皇帝的言行 皇历分为十二册 每册的页数和每月的天数一样 每一页都注明了天数和日期 发展到后来 就把月日 于支 节令等内容事先写在上 面 下部空白处留待记事 和现在的 台历 相似 那时 服侍皇帝的太监在日历空 白处记下皇帝的言行 到了月终 皇帝审查证明无误后 送交史官存档 这在当时叫 日历 这些日历以后就作为史官编写 国史 的依据 后来 朝廷大臣们纷纷仿效 编制自家使用的日历 随着时代的发展 尽管日历的品种增多 花样也不断翻新 但仍旧保持着古老日 历的格局 到现代 随着电子日历的出现 迅速占领了传统日历的大部分领地成为人 们日常生活的必备品 电子日历具有性能稳定 精确度高 成本低 易于产品化 以 及方便 实用等特点 适用于家庭 公司 机关等众多场所 为人们的日常生活 出 行安排提供了方便 成为人们日常生活中不可缺少的一部分 现在流行的串行时钟电路很多 如DS1302 DS1307 PCF8485等 这些电路的 接口简单 价格低廉 使用方便 被广泛地采用 本设计采用实时时钟电路DS1302 做时钟电路 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能 低功耗 带RAM的实 时时钟电路 它可以对年 月 日 周日 时 分 秒进行计时 具有闰年补偿功能 工作电压为2 5V 5 5V 采用普通32 768kHz晶振 采用三线接口与CPU进行同步通 信 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据 DS1302内部有一 个31 8的用于临时性存放数据的RAM寄存器 DS1302是DS1202的升级产品 与 DS1202兼容 但增加了主电源 后备电源双电源引脚 同时提供了对后备电源进行电 流充电的能力 一旦检测到主电源失效 器件可自动切换到备用电源 在主电源掉电 时还可以保持有效的时间和日期 1 4 本论文主要研究内容 本文设计的是基于 DSP 的电子日历 主要分两个部分来研究设计 1 硬件设计 电路图包括电源模块 DSP 模块 显示模块 键盘矩阵模块 实时时钟模块 I2C 储存模块 闹铃输出模块等 2 软件设计 制定程序流程图 用汇编语言或 C 语言编写源程序 程序 包括主程序模块 动态显示程序模块 实时时钟读写程序模块 I2C 储存读写程序模 块 按键控制程序模块 音乐闹铃输出程序模块等 利用 Proteus 软件对控制电路 软 硬件进行联合调试 检查其功能是否达到设计要求 如没有达到设计要求 应修 改源程序 并编译 下载 调试 直到达到设计要求 湖南工业大学本科毕业设计 论文 2 第 2 章 主要硬件选择与功能介绍 2 1 DSP 芯片 数字信号处理器 DSP 是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器 主要用于实时快速实现各种数字信号处理的算法 数字信号处理的实现是用硬件 软 件或软硬结合的方法来实现各种算法 与模拟信号处理相比 数字信号处理具有精确 灵活 抗干扰能力强 可靠性高 体积小 易于大规模集成等优点 TMS320LF2407A 具有如下特点 TMS320LF2407A 是美国 TI 公司推出的新型高性能 16 位定点数字信号处理器 它专门为数字控制设计 集 DSP 的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电 路于一体 在数字控制系统中得以广泛应用 TMS320LF2407A 系统组成包括 40MHz 40MIPS 的低电压 3 3V CPU 片内 存储器 事件管理器模块 片内集成外围设备 TMS320LF2407A 的 CPU 是基于 TMS320C2XX 的 16 位定点低功耗内核 体系 结构采用四级流水线技术加快程序的执行 可在一个处理周期内完成乘法 加法和 移位运算 其中央算术逻辑单元 CALU 是一个独立的算术单元 它包括一个 32 位算术逻辑单元 ALU 一个 32 位累加器 一个 16 16 位乘法器 MUL 和一 个 16 位桶形移位器 同时乘法器和累加器内部各包含一个输出移位器 完全独立 于 CALU 的辅助寄存器单元 ARAU 包含八个 16 位辅助寄存器 其主要功能是 在 CALU 操作的同时执行八个辅助寄存器 AR7 至 AR0 上的算术运算 两个状 态寄存器 ST0 和 ST1 用于实现 CPU 各种状态的保存 TMS320LF2407A 采用增强的哈佛结构 芯片内部具有六条 16 位总线 即程序 地址总线 PAB 数据读地址总线 DRAB 数据写地址总线 DWAB 程序读 总线 PRDB 数据读总线 DRDB 数据写总线 DWEB 其程序存储器总线 和数据存储器总线相互独立 支持并行的程序和操作数寻址 因此 CPU 的读 写可 在同一周期内进行 这种高速运算能力使自适应控制 卡尔曼滤波 神经网络 遗 传算法等复杂控制算法得以实现 TMS320LF2407A 地址映象被组织为三个可独立选择的空间 程序存储器 64K 数据存储器 64K 输入 输出 I O 空间 64K 这些空间提供了共 192K 字的地 址范围 其片内存储器资源包括 544 字 16 位的双端口数据 程序 DARAM 2K 字 16 位的单端口数据 程序 SARAM 片内 32K 16 位的 Flash 程序存储器 256 字 16 位 片上 Boot ROM 片上 Flash ROM 具有可编程加密特性 湖南工业大学本科毕业设计 论文 3 TMS320LF2407A 包含两个专用于电机控制的事件管理器模块 EVA 和 EVB 每 个事件管理器模块包括通用定时器 GP 全比较单元 正交编码脉冲电路以及捕 获单元 TMS320LF2407A 片内集成了丰富的外设 大大减少了系统设计的元器件数量 串行通信口 TMS320LF2407A 设有一个异步串行外设通信口 SCI 和一个 同步串行外设通讯口 SPI 用于与上位机 外设及多处理器之间的通信 SCI 即 通用异步收发器 UART 支持 RS 232 和 RS 485 的工业标准全双工通信模式 用来与上位机的通信 SPI 可用于同步数据通信 典型应用包括 TMS320LF2407A 之间构成多机系统和外部 I O 扩展 如显示驱动 A D 转换模块 包括两个带采样 保持的各 8 路 10 位 A D 转换器 具有自动 排序能力 一次可执行最多 16 个通道的自动转换 可工作在 8 个自动转换的双排 序器工作方式或一组 16 个自动转换通道的单排序器工作方式 A D 转换模块的启 动可以有事件管理器模块中的事件源启动 外部信号启动 软件立即启动等三种方 式 控制器区域网 CAN 是现场总线的一种 主要用于各种设备的监测及控 制 TMS320LF2407A 片上 CAN 控制器模块是一个 16 位的外设模块 该模块完全 支持 CAN2 0B 协议 6 个邮箱 其中 0 1 用于接收 4 5 用于发送 2 3 可配置 为接收或发送 每次可以传送 0 8 个字节的数据 具有可编程的局部接收屏蔽 位 传输速率 中断方案和总线唤醒事件 超强的错误诊断 自动错误重发和远程请求 回应 支持自测试模式等功能 CAN 总线通信可靠性高 节点数有 110 个 传输 速度高达 1Mb s 此时距离最长为 40m 直接通信距离可达 10km 速率 5kb s 以 下 采用双绞线差动方式进行通信 有很强的抗干扰能力 锁相环电路 PLL 和等待状态发生器 前者用于实现时钟选项 后者可通 过软件编程产生用于用户需要的等待周期 以配合外围低速器件的使用 看门狗定时器与实时中断定时器 均为 8 位增量计数器 前者用于监控系统 软件和硬件工作 在 CPU 出错时产生复位信号 后者用于产生周期性的中断请求 外部存储器接口 可扩展为 192K 字 16 位的最大可寻址存储器空间 64K 字程序存储器 64K 字数据存储器 64K 字 I O 空间 数字 I O TMS320LF2407A 有 40 个通用 双向的数字 I O 引脚 其中大多 数基本功能都和一般 I O 复用引脚相同 2 2 LED 数码管显示器 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管 八段数码管比七段数码管多一 湖南工业大学本科毕业设计 论文 4 个发光二极管单元 多一个小数点显示 按能显示多少个 8 可分为1位 2 位 4位等数码管 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管 如图2 1所示 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 COM 的数管 共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到 5V 当某一字段发光 二极管的阴极为低电平时 相应字段就点亮 当某一字段的阴极为高电平时 相 应字段就不亮 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 COM 的数码管 共阴数码管在应用时应将公共极 COM接到地线GND上 当某 一字段发光二极管的阳极为高电平时 相应字段就点亮 当某一字段的阳极为低 电平时 相应字段就不亮 图2 1 LED数码管内部结构 数码管要正常显示 就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码 从而显示出 我们要的数字 因此根据数码管的驱动方式的不同 可以分为静态式和动态式两 类 静态显示驱动 静态驱动也称直流驱动 静态驱动是指每个数码管的每一 个段码都由一个 DSP的I O端口进行驱动 或者使用如 BCD码译码器进行驱动 静态驱动的优点是编程简单 显示亮度高 缺点是占用I O端口多 如驱动 5个 数码管静态显示则需要 5 8 40根I O端口来驱动 动态显示驱动 数码管动态显示接口是应用最为广泛的一种显示方式之一 动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 a b c d e f g dp 的同名端连在一起 另 外为每个数码管的公共极 COM增加位选通控制电路 位选通由各自独立的 I O线 控制 当输出字形码时 所有数码管都接收到相同的字形码 但究竟是哪个数 码管会显示出字形 取决于 DSP对位选通COM端电路的控制 所以我们只要将需 要显示的数码管的选通控制打开 该位就显示出字形 没有选通的数码管就不会 湖南工业大学本科毕业设计 论文 5 亮 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM端 就使各个数码管轮流受控显示 这就是动态驱动 在轮流显示过程中 每位数码管的点亮时间为1 2ms 由于 人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应 尽管实际上各位数码管并非同时点 亮 但只要扫描的速度足够快 给人的印象就是一组稳定的显示数据 不会有闪 烁感 动态显示的效果和静态显示是一样的 能够节省大量的I O端口 而且功 耗更低 本系统采用LED数码管作为显示器 其选取理由有如下几点 其一 LED数码管 比较便宜 LCD显示屏相对昂贵 其二 LED数码管显示原理简单 LCD显示原理相 对复杂 其三 LED数码管结构简单 LCD结构比较精密 其四 LED数码管的显示 器维修简单 而LCD显示屏的维修比较复杂 2 3 键盘结构 独立式按键是指各按键相互地接通一条输入数据线 这是简单的键盘结构 该电 路为查询方式电路 如图2 2所示 当任何一个键按下时 与之相连的输入数据线即 被清0 低电平 而平时该线为1 高电平 要判别是否有键按下 用DSP的位处理 指令十分方便 这种键盘结构的优点是电路简单 缺点是当键数较多时 要占用较多 的I O线 图2 2 独立式键盘结构 本文设计的系统采用独立式键盘 从结构上看独立式键盘相对矩阵式键盘简 单 在程序编写上独立式键盘比矩阵式键盘要简单得多 2 4 实时时钟芯片 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能 低功耗的实时时钟芯片 附加 31字节静态RAM 采用SPI三线接口与CPU进行同步通信 并可采用突发方式一次传 送多个字节的时钟信号和RAM数据 实时时钟可提供秒 分 时 日 星期 月和 年 月小或月大可以自动调整 且具有闰年补偿功能 工作电压宽达2 5 5 5V 采 用双电源供电 主电源和备用电源 可设置备用电源充电方式 提供了对后备电源 进行涓细电流充电的能力 DS1302的外部引脚分配如图2 3所示 各引脚的功能如下 湖南工业大学本科毕业设计 论文 6 Vcc1 主电源 Vcc2 备份电源 当Vcc2 Vcc1 0 2V时 由Vcc2向DS1302供电 当 Vcc2 Vcc1时 由Vcc1向DS1302供电 SCLK 串行时钟线 控制数据的输入与输出 I O 三线接口时的双向数据线 CE 输入信号 在读 写数据期间 必须为高电平 该引脚有两个功能 第一 CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑 其次 CE提 供结束单字节或多字节数据传输的方法 DS1302能实现数据与出现该数据的时间同 时记录 因此广泛应用于测量系统中 图2 3 DS1302的外部引脚分配 2 4 1 DS1302 内部结构 DS1302内部结构如图2 4所示 包含12个寄存器 1个电源控制 1个通讯与逻辑 控制主体 31字节静态RAM及实时时钟脉冲产生计数模块 图2 4 DS1302的内部结构 1 DS1302 有关日历 时间的寄存器 DS1302有关日历 时间的寄存器共有12个 如表2 5所示 其中有7个寄存器 读 时81h 8Dh 写时80h 8Ch 存放的数据格式为BCD码形式 表2 5 DS1302有关日历 时间的寄存器 读寄存器写寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0范围 81H80HCH秒十位秒个位0 59 83H82H0分十位分个位0 59 AM PM时十位1 12 85H84H12 240 时十位 时个位 0 23 87H86H00日十位日个位1 31 89H88H000月十位月个位1 12 8BH8AH00000周个位1 7 湖南工业大学本科毕业设计 论文 7 8DH8CH年十位年个位0 99 8FH8EHWP0000000 小时寄存器 85h 84h 的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时 模式 当为1时表示选择12小时模式 当为0时表示选择24小时模式 在12小时模式时 位4是时十位 位5是用于表示当前是AM还是PM 当为0时表示AM 当为1时表示 PM 在24小时模式时 位4和位5是时十位 秒寄存器 81h 80h 的位7定义为时钟暂停标志 CH 当该位置为1时 时 钟振荡器停止 DS1302处于低功耗状态 当该位置为0时 时钟开始运行 控制寄存 器 8Fh 8Eh 的位7是写保护位 WP 其它7位均置为0 在任何的对时钟和 RAM的写操作之前 WP位必须为0 当WP位为1时 写保护位防止对任一寄存器的 写操作 2 DS1302 有关 RAM 的地址 DS1302中附加31字节静态RAM的地址如表2 6所示 表2 6 DS1302中附加31字节静态 RAM 的地址 读地址写地址数据范围 C1HC0H00 FFH C3HC2H00 FFH CH5C4H00 FFH FDHFCH00 FFH 3 DS1302 的工作模式寄存器 突发模式寄存器如表2 7所示 所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号 和RAM数据 表2 7 DS1302的工作模式寄存器 工作模式寄存器读寄存器写寄存器 时钟突发模式寄存器CLOCK BURSTBFHBEH RAM 突发模式寄存器RAM BURSTFFHFEH 2 4 2 读写时序说明 DS1302的控制字如表2 8所示 表2 8 控制字 即地址及命令字节 76543210 RAMRD 1 CW A4A3A2A1A0 WR 控制字的最高有效位 位7 必须是逻辑1 如果它为0 则不能把数据写入到 DS1302中 如果位6为0 表示存取日历时钟数据 为1则表示存取RAM数据 位5至 位1 A4 A0 为指示操作单元的地址 如果位0 最低有效位 为0 表示要进行写 湖南工业大学本科毕业设计 论文 8 操作 为1则表示进行读操作 控制字总是从最低位开始输出 在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升 沿时 数据被写入DS1302 数据输入从最低位 0位 到最高位 同样 在紧跟8位 的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿时 读出DS1302的数据 读出的数据也 是从最低位到最高位 2 4 3 电路连线图 电路连线图如图2 9所示 DS1302与DSP芯片的连接也仅需要3条线 CE引脚 SCLK 串行时钟引脚 I O串行数据引脚 Vcc2为备用电源 外接32 768kHz晶振 为 芯片提供计时脉冲 图2 9 电路连线图 2 5 I2C 储存芯片 2 5 1 芯片介绍 24C02是一种串行E2PROM 是基于I2C BUS 的存储器件 遵循二线制协议 由 于其具有接口方便 体积小 数据掉电不丢失等特点 在仪器仪表及工业自动化控制 领域中得到大量的应用 外观引脚图如图2 10所示 图 2 10 24C02 引脚图 2 5 2 I2C 总线协议 只有在总线空闲时才允许启动数据传送 在数据传送过程中 当时钟线为高电平 湖南工业大学本科毕业设计 论文 9 时 数据线必须保持稳定状态 不允许有跳变 此时数据线的任何电平变化将被看作 总线的起始或停止信号 24C02的器件地址位如表2 11所示 1 起始信号 时钟线保持高电平期间 数据线电平从高到低的跳变作为总线 的起始信号 2 停止信号 时钟线保持高电平期间 数据线电平从低到高的跳变作为总线 的停止信号 表 2 11 从器件地址位 24C021010A2A1A0 WR 2 6 74LS138 译码芯片 74LS138引脚如图2 12所示 其引脚功能如下 A B C 译码地址输入端 E1 选通端 E2 E3 选通端 低电平有效 Y0 Y7 译码输出端 低电平有效 图2 12 74LS138引脚图 当一个选通端 E1 为高电平 另两个选通端 E2 和 E3 为低电平时 可将地 址端 A B C 的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出 其真值表如表 2 13所示 表2 13 74LS138真值表 输入 使能端译码地址输入端 输出 E1E2 E3CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 XHXXXHHHHHHHH LXXXXHHHHHHHH HLLLLLHHHHHHH HLLLHHLHHHHHH HLLHLHHLHHHHH HLLHHHHHLHHHH HLHLLHHHHLHHH HLHLHHHHHHLHH 湖南工业大学本科毕业设计 论文 10 HLHHLHHHHHHLH HLHHHHHHHHHHL 2 7 本章小结 本章主要介绍了 TMS320LF2407A芯片 显示器 键盘 实时时钟芯片 I2C 储存芯片 译码芯片等硬件的功能 湖南工业大学本科毕业设计 论文 11 第 3 章 硬件设计 本章设计的电子日历能准确地显示日历数据 能够调整时间 还能设定音乐闹钟 等 3 1 TMS320LF2407A 3 1 1 TMS320LF2407A 简单介绍 TMS320LF2407A 片内集成了丰富的外设 大大减少了系统设计的元器件数量 串行通信口 TMS320LF2407A 设有一个异步串行外设通信口 SCI 和一个同 步串行外设通讯口 SPI 用于与上位机 外设及多处理器之间的通信 SCI 即通 用异步收发器 UART 支持 RS 232 和 RS 485 的工业标准全双工通信模式 用来与上位机的通信 SPI 可用于同步数据通信 典型应用包括 TMS320LF2407A 之间构成多机系统和外部 I O 扩展 如显示驱动 数字 I O TMS320LF2407A 有 40 个通用 双向的数字 I O 引脚 其中大多数 都是基本功能和一般 I O 复用引脚相同 3 1 2 TMS320LF2407A 最小系统外围电路 1 时钟电路 实时时钟的硬件设计如图 3 1 所示 图 3 1 时钟电路 2 复位电路 复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态 并从这个 状态开始工作 使 DSP 从第一个单元取指令 无论是在 DSP 刚开始接上电源时 还 是断电后或者发生故障后都要复位 复位的条件是 必须使 RST VPD 或 RST 引脚 9 加上持续二个机器周期 即 24 个振荡周期 的高电平 例如 若时钟频率为 12MHZ 每机器周期为 1 s 则只 需 2 s 以上时间的高电平 在 RST 引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位 湖南工业大学本科毕业设计 论文 12 常见的复位电路如图 3 2 a b 所示 a 上电复位电路 b 按键复位电路 图 3 2 复位电路 图 3 2 a 为上电复位电路 它是利用电容充电来实现的 在接电瞬间 RST 端 的电位与 VCC 相同 随着充电电流的减少 RST 的电位逐渐下降 只要保证 RST 为 高电平的时间大于 2 个机器周期便能正常复位 图 3 2 b 为按键复位电路 该电路除具有上电复位功能外 若要复位 只需按 图中 RESET 键 此时电源 VCC 经电阻 R1 R2 分压 在 RST 端产生一个复位高电 平 通过分析比较两种复位电路 并考虑到意外死机等状况 于是 本系统设计采 用的是第二种按键复位电路 如图 3 3 所示 图 3 3 复位电路 3 电源电路 如图 3 4 所示 本系统采用 220V 交流电压 220V 市电经变压器降压变成交流 9V 经过全桥整流电路 470 F 电容滤波电路 稳压电源 ICLM7805 输出稳定直流 电压 5V 输出接 10 F 电容消除纹波后送电路和各芯片使用 图3 4 电源电路 湖南工业大学本科毕业设计 论文 13 3 2 按键电路 本系统采用独立式键盘作为输入 按下 MODE 键切换调整位 每按下一次 MODE 键模式键值加 1 每按下一次 ADD 键调整的相应位加 1 每按下一 次 DEC 键调整的相应位减 1 调整过程中可以按 BACK 键退出调整 键盘 如图 3 5 所示 图 3 5 独立式键盘 3 3 显示电路 由于需显示的数据较多 本设计采用动态扫描方式 采用共阴LED数码管作显示 器 3 8译码器74LS138做驱动电路 3 8译码器连线电路如图3 6所示 图3 6 3 8译码器连线电路图 用3片74LS138并联扩展I O口 将5位I O口扩展成24位驱动端口 74LS138产生的 湖南工业大学本科毕业设计 论文 14 驱动信号为低电平 当IOPB口前5位输入一个有效的5位BCD码时 选中对应的一位 共阴数码管 同时IOPA口送入段选信号 即完成动态扫描显示功能 日期显示数码 管连线如图3 7所示 位选信号线为D1 D8 时间显示数码管连线如图3 8所示 位选 信号线为D10 D15 闹铃时间显示数码管连线如图3 9所示 位选信号线为D20 D23 其中 D1 D24为5 24译码器 既3片3 8译码器扩展 的输出端口 IOPA口做段选线 共用 图3 7 日期显示数码管连线图 图3 8 时间显示数码管连线图 图3 9 闹铃时间显示数码管连线图 3 4 闹铃电路 采用NPN管驱动蜂鸣器作为闹铃电路 如图3 10所示 当IOPB输入为低电平时 NPN三极管Q1截止 此时蜂鸣器不响 当闹铃时间到时 只要拉高IOPB电平 则蜂鸣 湖南工业大学本科毕业设计 论文 15 器响 完成闹铃功能 当IOPBYP按一定频率驱动蜂鸣器时 蜂鸣器能产生特定的声 音即能完成音乐闹铃 图3 10 闹铃电路 3 5 系统总体框图 系统总体框图如图 3 11 所示 由电源模块 显示模块 I2C 储存模块 闹铃输出 模块 复位模块 实时时钟模块 按键模块等组成 其中电源模块为 DSP 芯片提供 稳定电压 显示模块用来显示时钟 I2C 储存模块用来储存闹铃信息 闹铃模块用来 输出音乐声音 复位模块用来复位系统 实时时钟模块用来采集时间信息 按键模块 用来采集输入指令 湖南工业大学本科毕业设计 论文 16 DSP 芯片 TMS320LF2 407A 电源模块 实时时钟 独立键盘 显示模块 储存模块 闹铃模块 复位模块 3 11 系统总体框图 3 6 本章小结 本章主要介绍了系统的各个硬件电路的设计 如复位电路 时钟电路 电源电 路 按键电路 LED 显示电路 闹铃输出电路等 在此基础上给出了系统总体框图 湖南工业大学本科毕业设计 论文 17 第 4 章 软件设计 4 1 主程序流程图设计 主程序主要完成按键调整 数据显示以及各子程序模块调用功能 其流程图如图4 1所示 图 4 1 主程序流程图 初始化 开始 模式值 1 黑屏调整位显示 程序分片 主循环计数 模式键是否按下 加键是否按下 减键是否按下 返回键是否按下 模式值对应位 1 模式值对应位 1 模式值清零读时间信息 动态显示 初始化主循 环计数 10 N N Y Y Y Y 其它 10 结束 闹铃判断播放音乐 Y 湖南工业大学本科毕业设计 论文 18 4 2 动态显示模块程序 设计中采用动态扫描方式来显示 采用共阴 LED 数码管作显示器 3 8 译码器 74LS138 做驱动电路 用 3 片 74LS138 并联扩展 IO 口 将 5 位 IO 口扩展成 24 位驱 动端口 74LS138 产生的驱动信号为低电平有效 当 IOPB 口前 5 位输入一个有效的 5 位 BCD 码时 选中对应的一位共阴数码管 同时 IOPA 口送入段选信号 即完成 动态扫描显示功能 显示时调用 disp play 即可完成日期 时间 闹铃数据的显示 下面给出具体的驱动程序 void disp uchar x uchar y P0 0 x00 清零段选信号 Delay 2 P0 disp code x 送段码 P2 y 送位码 Delay 100 void disp play uchar j for j 0 j 12 j if j 4 显示年月日 disp disp buffer j 16 2 j disp disp buffer j 16 2 j 1 else if j 4 disp disp buffer j 10 1 2 j 显示星期 else if j 8 显示时分秒 disp disp buffer j 16 2 j 1 disp disp buffer j 16 2 j else if j 8 disp disp buffer j 16 2 j 1 else if j 9 湖南工业大学本科毕业设计 论文 19 if disp buffer 9 99 disp disp buffer 9 100 16 disp disp buffer 9 100 10 17 disp disp buffer 9 10 18 else disp disp buffer 9 10 17 disp disp buffer 9 10 18 else 显示闹铃 disp disp buffer j 16 2 j 1 disp disp buffer j 16 2 j 4 3 闹铃时间判别模块程序 当前时间信息保存在 disp buffer 5 和 disp buffer 6 中 闹铃设定的时间信息保存 在 disp buffer 10 和 disp buffer 11 中 对比这些信息即可完成闹铃判别 具体程序如 下所示 湖南工业大学本科毕业设计 论文 20 bit alarm ok if disp buffer 5 disp buffer 10 else return 0 void sound