多功能数字中.doc

一种基于单片机的多功能数字钟张景元 陈平（山东理工大学计算机科学与技术学院 山东淄博255049）摘 要：介绍了多功能数字钟的系统设计。系统具有时间设置及显示、闹钟、温度显示、遥控止闹等功能。系统以MSP430 为核心，该单片机内部集成了温度传感器，极大地简化了硬件设计。因为MSP430 内部中断资源丰富，键盘扫描、温度转换、定时等均采用中断触发，减少了系统响应时间，提高了软件执行效率。关键词： 数字钟 MSP430 闹钟 遥控 温度显示中图分类号：TP391 文献标识码：AA Multi-Function Digital Clock on Base MicrochipZhing Jingyuan Chen Ping(School of science and technology of computer, Shandong University of Technology, Zibo255049)Abstract: This paper describes the design of a multi-function digital clock system. It as displayingand setting time for clock and alarm, this system has other special features such as temperaturemeasurement and data protection at power failure. Meanwhile, alarm clock can be shut down byremote control. The core part of the system is based on a kind of advanced MCU, MSP430. Withtemperature sensor embedded, MSP430 is a good choice for temperature measurement, whichgreatly simplifies the hardware design. As for the software design, main sub-programs, such askeyboard scanning, temperature measuring and timing, are all triggered by system interrupts.Therefore, it reduces system response time and improved working efficiency.Key Words: digital clock, MSP430, Alarm, Remote control, Temperature displayingMSP430F2xx 系列微处理器由美国德州仪器公司于2002 年推出，是一款运算速度快且体积小的16 位RISC 微处理器芯片。片内集成了8 路10 位以上的A/D、串行通信接口、看门狗定时器、温度传感器、LCD 驱动电路等外围电路，从而降低了应用电路的复杂度，提高了系统的可靠性。该芯片工作于3.3V 和2.5V 两种电压下，并可处于休眠状态，此时的频率只有32768Hz，功耗相当低，环境温度范围-40至+125。这些优点非常适合设计便携式、且要求长时间连续工作、环境温度变化范围宽的智能化仪器仪表。数字钟的实现方案很多。以前的多用集成电路来实现，这种方法电路复杂。也有用专用电子钟芯片来实现的，但受其制约，灵活性差。当然，也有人用Intel 公司的MSC 31 单片机进行设计1，不仅本身体积大（约为MSP430 的3 倍），并且驱动能力差，所需外扩电路多。另外，由于MSC 31 单片机本身功耗大，无法采用电池供电，难以达到便携式设计要求。MSP430 单片机具有MSC 51系列单片机无法比拟的优点，用其来实现多功能的数字钟是一种较好的方案。1 结构与功能1.1 系统结构。系统结构如图1 所示，电原理图如图2 所示。MSP430F1222 LCDP1.0 P1.7 数据线P3.0、 P3.1 控制线P2.0 P2.3中断触发键盘音乐芯片驱动电路P3.2 闹铃控制蜂鸣器遥控信号接收P2.42图1 系统结构图 2 电原理图1.2 主要功能。系统主要功能如下：（1）时间设置（小时、分钟和秒）。可进行闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关等功能；（2）时间校对功能；（3）显示年、月、日；（4）显示小时、分钟、秒；（5）语音报时功能；（6）环境温度显示功能；（7）按键止闹功能；（8）无线遥控止闹功能。2、软件设计程序用 C 编写，可通过下载器装入到MSP430 中。程序主要模块有：定时器的使用、计数器的使用、中断的使用等操作，首先进行系统初始化，包括所有变量参数初始化，端口设置，中断向量初始化，A/D 转换初始化，键盘接口初始化，显示控制初始化等。部分程序代码如下。2.1 主要程序代码P3DIR |= BIT0; /LCD 显示控制位初始化P1DIR = 0xFF;P2DIR = 0X00; /键盘口初始化P2IE |= BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4;P2IES |= BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4;WDTCTL = WDTPW + WDTTMSEL; /定时器初始化WDTCTL = WDT_ADLY_1000;IE1 |= WDTIE;clr_screen(); /清屏3read_flash(); /从flash 闪存中读取闹钟时间及设置dis_menu(); /显示主菜单dis_clock(); /显示系统时间ADC10CTL1 = INCH_10 + ADC10DIV_3; /温度转换初始化ADC10CTL0 = SREF_1 + ADC10SHT_3 + REFON;+ ADC10ON + ADC10IE;_EINT(); /开中断2.2 计时及时间显示代码#pragma vector=WDT_VECTOR_interrupt void WDT_interrupt (void) if (FunctionKey!=0x01)Second+;if (Second59)Second = 0;run_clock();void run_clock(void) Clock2+;if (Clock29)Clock2=0;Clock1+;if (Clock15)Clock1=0;Clock0+;if (Clock012)Clock0=1;Clock3 = BIT0;time_system(Clock3);dis_hour(0x04,0x18,Clock0);write_char(0x07,0x18,Clock1+0x30);write_char(0x08,0x18,Clock2+0x30);2.3 按键功能代码#pragma vector=PORT2_VECTOR_interrupt void port0123key (void)P2IE = 0x00;if (P2IFG&BIT0) KeyValue = 0x04;else if (P2IFG&BIT1) KeyValue = 0x03;4else if (P2IFG&BIT2) KeyValue = 0x02;else if (P2IFG&BIT3) KeyValue = 0x01;key_process(KeyValue);function_process(FunctionKey);P2IFG = 0x00;void key_process(unsigned char TempKey) switch(TempKey)case 0x01:ok_pressed();break;case 0x02:add_pressed();break;case 0x03:function_pressed();break;case 0x04:shift_pressed();break;default:break;3、结束语基于 MSP430 单片机多功能数字钟具有结构紧凑，功能齐全，且具有节能的特点。系统充分利用MSP430 的资源优势，软、硬件相结合，将其资源发挥到了及至。该系统除用作家庭计时器以外，还可作为核心部件，配以大型显示装置后，用于公共场合，比如装于单位的主建筑或街道等。另外，还可作为计时部件，配套于其他设备中。参 考 文 献1 林军, 谢晓斌. 用单片机控制的数字钟. 半导体技术, J.2002,27(2): 40-442 胡大可. MSP430 系列FLASH 型超低功耗16 位单片机. M. 北京：北京航空航天出版社, 2001作者简介： 张景元 男, 1955 年2 月生, 教授。主要研究领域：人工智能、模式识别、信息处理、计算机测控技术等。本文工作得到山东省自然科学基金资助(2004ZX35)和山东理工大学科研基金资助(304