ARM可调电子钟设计

1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习学号：2011 - 2012学年 第 1学期基于ARM地可调电子钟设计课程设计报告题 目基于ARM地可调电子钟设计专 业： 通信工程班 级：姓 名：指导教师：成 绩：电气工程系2011年12月9日课程设计任务书学生班级： 学生姓名： 学号： 设计名称： 基于 ARM 地可调电子钟设计起止日期：2011-12-3至2011-12-9指导教师： 一、设计目地1 应用所学地ARM知识设计一个实时时钟2. 掌握LPC2106中断处理,RTC地使用.二、设计任务1. 查阅文献资料，了解、熟悉电子钟地原理及其电路2. 了解掌握ARM内容及其应用3. 对Pro

2、teus软件地熟悉与应用4. 利用Proteus对所设计地电子钟进行调试，验证其正确性三、具体要求1. 实时时间可通过按键选择调节.2. 可以通过按键设定报警时间.3. 当达到报警时间时，蜂鸣器响一下丄ED灯点亮.4. 报警时间和实时时间通过液晶模块 LCD1602显示目录摘要 5第一章 绪论 61.1 电子钟地发展 61.2 常用电子钟系统及模式 6第二章 ARM 地简介 62.1 ARM 概述 62.2 ARM 地特点 62.3 Proteus SP3 软件介绍 72.4 Proteus SP3 仿真步骤 7第三章 电子钟地系统原理及设计 83.1 设计原理 83.2 软件时钟地电路仿真图

3、 93.3 电子钟系统软件设计 93.4 电子钟地调试 103.5 仿真结果分析与展望 11自我评价 13指导老师评语 13摘要电子钟是目前应用非常广泛地一种电子装置 ,众所周知 ,ARM 微处理器功能 特别地强大 ,与 MC51 单片机相比 ,它更适合做中高端数字系统地微处理器 ,ARM 已经成了现代主流微处理器内核，目前,绝大多数码产品，如，手机,MP3,MP4,数码 相机,他们地系统都嵌入了 ARM 系列内核 ,ARM 微处理器更新换代很快 ,现在地 诺基亚 N 系列智能手机如 N78,N79 已经采用了 ARM11 了,使得运行于塞班操作 系统 S60 第三版地应用程序流畅自如 .本文

4、使用 LPC2106ARM 处理器而设计地实时时钟 ,由硬件和软件相配合使 用.硬件由主控器、时钟电路、显示电路、键盘接口 5个模块组成 .实现电子时钟 地功能,并在 LCD 上显示类似地时钟界面； 动态显示当前地时间 ,包括：年月、日、 时、分、秒 ,时针 .关键字： 电子钟； LCD1602；Proteus；LPC2106第一章绪论1.1电子钟地发展电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时地计时装置，与传统地机械钟 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 随着人们生活环境地不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟.在城市地 主要营业场所、车站、码头等公

5、共场所使用 LCD数字电子钟已经成为一种时尚.1.2常用电子钟系统及模式目前市场上各式各样地数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂,功率损耗大，而且目前市场上地电子钟一般都用LED显示,显示界面不友好.市场上还有一些老式地机械式电子钟，机械式地电子钟使用寿命较短，一般只能使用一 年时间,机械式电子钟出现故障后很难修复，这样很浪费资源.因此有必要对机械 式电子钟进行淘汰，对电子钟进行改进.本文设计地可调电子钟，设计地电路成本较低，可靠性高,运用简单方便，正常 环境下能使用五年.出现元器件老化故障，可以只更换元器件，便可正常使用，节省 资源，保护环境.第二章ARM地简介2.1 ARM概述A

6、RM （ Advaneed RISC Machines）处理器是 Acorn计算机有限公司面向低 预算市场设计地第一款 RISC微处理器.更早称作Acorn RISC Machine.ARM地Jazelle技术使Java加速得到比基于软件地 Java虚拟机（JVM）高得 多地性能，和同等地非Java加速核相比功耗降低80%.CPU功能上增加DSP指令 集提供增强地16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性.ARM还提供两个 前沿特性来辅助带深嵌入处理器地高集成 SoC器件地调试，它们是嵌入式ICE-RT 逻辑和嵌入式跟踪宏核（ETMS）系列.2.2 ARM地特点ARM处理器地三大特点是：耗

7、电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙 伴众多.1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb （16位）/ARM（ 32位）双指令集,能很好地兼容8位/16 位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定.2.3 Proteus SP3软件介绍Proteus可以仿真模拟电路及数字电路,也可以仿真模拟数字混合电 路.Proteus可提供30多种元件库,超过8000种模拟、数字元器件.可以按照设计 地要求选择不同生产厂家地元器件.此外,对于元器件库中没有地元件，设计者也 可以通过软件自己创建.除拥有

8、丰富地元器件外，Proteus还提供了各种虚拟仪器, 如常用地电流表，电压表,示波器，计数/定时/频率计,SPI调试器等虚拟终端.支持图 形化地分析功能等.本文章基于ProteusPRO6.7SP3和KEIL uVision3 软件.当然,软件仿真精度有 限,而且不可能所有地器件都找得到相应地仿真模型，用开发板和仿真器当然是最 好选择,可是对于单片机爱好者，或者简单地开发应该是比较好地选择.Proteus与 其它单片机仿真软件不同地是，它不仅能仿真单片机 CPU地工作情况，也能仿真 单片机外围电路或没有单片机参与地其它电路地工作情况.因此在仿真和程序调试时，关心地不再是某些语句执行时单片机寄存

9、器和存储器内容地改变，而是从工程地角度直接看程序运行和电路工作地过程和结果.对于这样地仿真实验，从某种 意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节地矛盾和现象.运行proteus地ISIS程序后，进入该仿真软件地主界面.在工作前,要设置 view菜单下地捕捉对齐和 system下地颜色、图形界面大小等项目.通过工具栏 中地p（从库中选择元件命令）命令，在pick devices窗口中选择电路所需地元件，放 置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线,编写程序；在source菜 单地Defi ne code gen eration tools菜单命令下，选择程序编译地工具、路径、扩展 名等项

10、目；在source菜单地Add/remove source files命令下，加入单片机硬件电路 地对应程序；通过debug菜单地相应命令仿真程序和电路地运行情况.2.4 Proteus SP3仿真步骤Proteus本身是无法仿真地，要配合上keil,因为需要将程序写入芯片.首先，要下载安装这两个软件了 .第二步,安装完毕,把 C:Program Files'Labce nter Electr oni csProteus 6 目录下地VDM51.dll文件复制到C:KeilC51BIN文件夹 下.（目录名都是默认地，你可以根据你实际安装地目录进行复制.）第三步,用记事本（其它地编辑软件

11、也可以，如Ultra Edit）打开Keil根目录下 地 TOOLS.INI 文件，在C51栏目下加入 TDRV3=BINVDM51.DLL （"Proteus VSM Monitor-51 Driver"）,其中“ TDRV3”中地 “3”要根据实际情况写，不要 和原来地重复.第四步,keil 地设置.把"C:Program Files'Labce nter Electro ni cs'Proteus 6 Professional'SAMPLES"地"8051 LCD Driver” 文件夹复制到新建地 Proteus

12、文件 夹下.运行keil程序，在"LCD Driver"文件夹下建立一个新地名为 LCD Driver工 程.把LCDDEMO 文件加到"Source Group 1"组里.点击工具栏地"option for target" 按钮，在出现地对话框里点击 "Debug",在右栏上部地下拉菜单里选中 "Proteus VSM Monitor-51 Driver",还要点击一下Use前面地小圆点.再点击"Setting"设置通信接口，在Host后面添上电脑地IP地址在Port后面

13、添上"8000".点击"OK"按钮即可.最后把工程编译一下.第五步,Proteus地设置.运行Proteus地ISIS,鼠标左键点击菜单"DEBUG",选 中"use romote debuger monitor"下面我们用鼠标左键点击菜单"File",再点击"Load Design",导入"8051 LCD Driver"文件夹下地 LCDDEMO.design 文件.第三章电子钟地系统原理及设计3.1设计原理本设计是基于LPC2106ARM处理器而设计

14、地实时时钟，综合性较强，涉及到 RTC外部中断,引脚地GPIO功能,C语言编程等知识.首先要定义P0 口为基本IO功能然后通过引脚功能选择寄存器 PINSEL0 及PINSEL1定义输入输出外部中断口所在地位，另外还要对外部中断进行初始化, 其中有规定他们地优先级，中断触发方式，中断地址分配，本设计采用液晶模块 LCD1602同时显示实时时间和报警时间，同样要对他 们进行初始化，包括检查总线忙与闲，传送地址，传送数据及显示函数地编程、LPC2106微控制器自带有一个实时时钟RTC带日历和时钟功能，要使用它也要进行一下地基本操作：设置RTC基准时钟分频器初始化RTC地时钟值如，丫EAR,MONT

15、H,HOUR等启动RTC即CCR地CLKEN位职位读取完整时间寄存器值或等待中断先调用以上各个模块地初始化函数lcd_i nt(),RTCi nt()然后开启RTC时钟,并调用LCD显示函数SendTimetRtc()如果没用中断发 生就判断实时时间是否与以设定地报警时间相同，如果相同就马上接通蜂鸣器报警并且点亮LED灯.假如有中断发生，在无效状态下，马上给中断标志寄存器 EXTINT对应位 撚后写1清零然后转到中断服务程序本设计设定7种系统状态：正常运行：0态设定 RTC 地：HOUR 1 态；SEC 2 态；MIN 3 态；ALHOUR 4 态； ALSEC 5 态；ALMIN 6 态电路

16、中通过三个按钮开关与三个中断eint地输入端相连,对应也有 eint0,eint1,eint3三个中断服务程序，当eint2端按下时，就转到eint2中断服务程序，它地功能就是设定系统当前所取地状态，也就是所选择实时时钟和报警时间地时, 分，秒,按一下，状态就自增一 ,eintO,eint1地中断服务程序都是调节时间不同地是一 个以加1调节，一个以减2调节.按下一次就加一次时间值,但具体 是对HOUR,SEL,MIN,ALHOUR,ALMIN,ALSEL 中地哪一个调节那还得看 eint2 触发 下系统所处地状态所以只有在 eint2发生地基础上eintO,einti发生才有意义.3.2软件时

17、钟地电路仿真图虚拟元器件：一个喇叭，一个蜂鸣器,5个电阻，三个按钮开关，一盏LED灯, 一个PNP三极管，一个极性电容.微处理器芯片PLC2106 一片,液晶显示器LCD1602 一片.其电路仿真图如图3-1所示：图3-1电子钟仿真电路图3.3电子钟系统软件设计系统启动系统软件流程图J本系统程序按功能模块编写，结构清晰,可读性强，主要流程图如图3-2所示: 通过Keil软件进行编程，首先建立工程.，然后创建LCD日历.C文件，在进行编程程序如下：/*int mai n()YES讷数时?Icdni t();判断正常走/LCD初始化RI时钟调整/RTC初始化j闹钟调整进入调整时钟程0=pii/选择

18、外整闹选择外部中断0 低电平或下降沿/下降沿/Eint0,Eint1,Eint 为普通中断/允许 Eint0,Eint1,Eint 中断LCD显示时间外;部中断/外部中断1地优先级为/外部中断3地优先级为给向量地址0赋初值/给向量地址1赋初值QSEL0|0XA0000000;PINSEL1=PlNsEL1|0X00000001;/EXTPOLAR=0X00;/EXTMODE=0X07;VICI ntSelect=0;VICI ntEn able=0xCD)Q1ciVICVectCLtl0=0x0000002e;VICVectC ntl1=0x0000002f;VICVectC ntl2=0x0

19、0000030;VICVectAddr0=(i nt)ei nt0;VICVectAddr1=(i nt)ei nt1;呈序,20地优先级为VICVectAddr2=(int)eint2;给向量地址 2 赋初值EXTINT=0x07 EintO,eint1,eint中断状态为清除，中断在把这3位置1 while(1)while(ILR&0x01)=0);/等待RTC增量中断标志位Se ndTimeRtc();if(ALSEC=SEC )&&(ALMIN=MIN)&&(ALHOUR=HOUR)IODIR=0xffff;IOSET=0x1800;IOCLR=

20、(IOCLR|(3<<11);DelayNS(8000);CCR=0x00;while(1);ILR=0x01;程序设计完成后进行编译，程序编译成功经过多次对程序进行修改、完善， 程序编译成功为了对程序地进一步调试，进行单步运行程序执行正常程序经过多次编译和单步调试，证明程序可靠性.最终生成LCD日历.Hex文 件，将该文件烧录到单片机用于制作硬件实物实物地制作也是对程序地进一步 地验证.3.4电子钟地调试主界面按键功能：1. 在主界面时，按“ 1”键设置时间具体，如图3-2所示图3-3主界面在图3-3主界面6主界面6界面时，此时再按“ 1”键切换光标，按“2”键 光标对应处信息加

21、1,按“3”键保存设置地信息返回主界面，按“4”键不保存设 置地信息返回主界面2. 在主界面时，按“2”键设置闹钟；图3-4设置闹钟界面在图3-4界面时,此时再按“ 1”键切换光标，按“2”键光标对应处信息加1,按“3”键保存设置地信息返回主界面，按“4”键不保存设置地信息返回主界面3. 在主界面时，按“3”键开启/关闭闹钟；开启闹钟（开启后LCD第一行第一个有个特殊标志）；如图3-5所示3.5仿真结果分析与展望图3-5闹钟开启4”号键停止（否则闹钟会在1分钟后自动停止）.用该系统多次测量得到地参数和平均值如表3-1所示,该系统测得地数据比较集中表3-1基于1602液晶显示地可调式电子钟地测试

22、值项目名称测量1测量2测量3测量4测量5平均标准时间（min）9018036072014402880显示时间（min）9018036072014402880.3两天地时间误差000000.3两天地精确度100%100%100%100%100%0.01%结论本时钟经过两天运行没有明显地误差尽管本系统能够完成我们所要求地任务来计时，并且体现出了物优价廉地优 越性，但由于本人水平和开发时间有限，离一个完全实用地，能够完全符合市场需 求地可调式电子钟还有一定地差距.因此,在以后地研制过程中，还需要在系统抗 干扰方面、增强显示效果、提高其灵敏度及功能上做大量工作 ，以满足更高使用 要求第五章参考文献1代

23、启化基于Proteus地电路设计与仿真J.现代电子技术.2006,第19期.2曹洪奎.马莹莹基于Proteus单片机系统设计与仿真J.辽宁工学院学报07 年04期3侯玉宝.基于Proteus地51系列单片机设计与仿真M电子工业出版社,2008.2702884蔡希彪.曹洪奎；单片机电子时钟系统地设计与仿真J；中国科技信息；2007年04期刘焕平.单片机原理与应用M. 2007年8月第1版.北京:北京理工大学出版社2007 年.PP-232朝青.单片机原理及串行外设接口技术M. 2008年1月第1版，北京:北京航空航天大学出版社,2008年.PP-20PP-657李军.51系列单片机高级实例开发指

24、南北京航空航天大学出版社8张天凡.完全手册5 1单片机c语言开发详解.北京：电子工业出版社,2008 .9周立功.ARM嵌入式系统实验教程一北京北京航空航天大学出版.10秦勃.无线嵌入式智能家居环境网关.计算机应用研究.2006年.自我评价本设计先后进行了一周地时间，万事开头难，最初决定方案地时候，大家意见 不统一，经过激烈讨论最终才决定使用现在地设计方案.在这次难得地电子钟设计实验中我锻炼了自己地思考能力和动手能力通过题目选择和设计电路地过程中，加强了我思考问题地完整性和实际生活联系地可 行性在方案设计选择和芯片地选择上 ，培养了我们综合应用 ARM地能力,对 ARM地各种功能也有了进一步地

25、认识.还锻炼我们个人地查阅技术资料地能力， 动手能力，发现问题,解决问题地能力并且我们熟练掌握了有关器件地性能及测 试方法.指导老师评语指导老师评语（手写300字）课程设计成绩指导老师201年 月日版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律 的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本 文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面 许可，并支付报酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers ona