基于嵌入式系统的LCD电子时钟设计

1、 院 系： 物理工程学院 年 级： 2009级专业： 测控技术与仪器学 号: 姓 名： 雷 亚 东 指导老师: 田 增 国 基于嵌入式系统的LCD电子时钟设计目录前言1第一章 课题目标及总体方案2第二章 系统设计31、系统结构原理32、硬件组成与设计43、软件组成与设计4 第三章 实验结果5 心得体会5 参考文献5 附录6 前 言嵌入式系统反映了当代最新的技术水平。嵌入式系统不仅和一般的PC机上的应用系统不同，就是针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间差别也很大。嵌入式系统一般功能单一，简单而且兼容性方面要求不高，但是在大小和成本方面限制较多。在本实验中以arm7处理器S3C44B0X和液晶

2、显示屏LRH9J515XA STN/BW为基础，设计实现了带农历的实时时钟电路。当有外部中断产生时，串口与S3C44B0X进行通信，实现更改时钟时间，且应用公历转农历的算法，实现将农历时间实时显示在LCD上。另外还具有闹铃、星期提示功能，基本上能够满足人们的需求。关键字：arm7 S3C44B0X LCD 农历 串口第一章 课题目标及总体方案一、目的l 了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。l 掌握S3C44B0X处理器的RTC模块程序设计方法。 l 初步掌握液晶显示屏的使用及其电路设计方法。l 掌握S3C44B0X处理器的LCD控制器的使用。l 通过实验掌握液晶显示文本和图形的方法以及程序设

3、计的方法。二、设备1. 硬件：Embest EDUKIT /实验平台，Embest ARM标准/增强型仿真器套件，PC机。2. 软件：Embest IDE Pro 2004集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP操作系统。三、内容 通过运用S3C44B0X的RTC模块、串口模块和LCD模块，编写应用程序，在LCD上实时显示当前时间及农历时间。四、研究方法1. 将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务。2. 连接PC和Embest EDUKIT /实验箱，进行整个实验环境搭建。 第二章 系统设计1、 系统结构原理图 本实验电子时钟的设计主要是将RTC模块中的时间

4、传到LCD上进行实时显示；此外，通过串口与PC机通信，设置RTC模块中当前时间及报警时间，并把当前公历时间转换为农历时间一起在LCD上进行显示，其结构框图如右图所示：LCD显示PC串口RTC模块2、硬件组成与设计2.1 实时时钟RTC模块 S3C44B0X实时时钟单元是处理器集成的片内外设，由开发板上的后备电池供电，可以在系统电源关闭的情况下运行，RTC发送8位BCD码数据到CPU。传送的数据包括秒、分、时、星期、日期、月份和年份。RTC单元时钟源频率由外部32.768 kHz晶振提供，可以实现闹钟（报警）功能及时间片中断、置0计数功能。2.2 串口通信模块S3C44B0X串行通信单元UART

5、提供2个独立的异步串行通信口，皆可工作于中断和DMA模式。最高波特率达115200b/s。每个UART单元包含一个16字节FIFO，用于数据接收和发送。此外，每个UART模块还包含可编程波特率、红外发送/接收、1个或2个停止位、5/6/7/8位数据宽度和奇偶校验。通过初始化好串口，与RTC进行通信，来设置RTC当前时间及报警时间。2.3 液晶显示LCD模块S3C44B0X处理器集成了LCD控制器，支持4位单扫描、4位双扫描和8位单扫描工作方式。处理器使用内部RAM区作为显示缓存，并支持屏幕水平和垂直滚动显示。数据的传送采用DMA（直接内存访问）方式，以达到最小延迟。根据实际硬件水平和垂直像素点

6、数、传送数据位数、时间线和帧速率方式等进行编程，以支持多种类型的显示屏。LCD控制器主要液晶屏显示数据的传送、时钟和各种信号的产生与控制功能。3、软件组成与设计 3.1 读写RTC模块 S3C44B0X内部集成了RTC模块，通过读取RTC模块中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和BCDYEAR的值得到当前的相应的时间值。还可以往这些寄存器里写值以设置当前的时间值。 3.2 串口通信UART模块 开 始串 口 初 始 化设 置 报 警 时 钟设置报警时间？设置当前时间？ 结 束 设置当前时间YNYN采用S3C44B0X的UART模块，利用

7、PC机进行当前时钟时间和时钟报警时间的设置。其通信协议如下：首先S3C44B0X发送字符串命令询问是否要设置报警时间值，若回复'y'或'Y',则从PC机上的键盘上发送报警时间值传递给报警寄存器ALMYEAR、ALMMON、ALMDAY、ALMHOUR、ALMMIN、ALMSEC；然后，S3C44B0X发送命令询问是否要重新设置当着时间，若回复'y'或'Y'，则发送新的时间值到BCDYEAR、BCDMON、BCDDAY、BCDHOUR、BCDMIN、BCDSEC，从而实现对报警时间及当前时钟时间的设置。程序流程图如下： 开 始串 口

8、 初 始 化设 置 报 警 时 钟设置报警时间？设置当前时间？ 结 束 设置当前时间YNYN3.3 农历显示设计 S3C44B0X中RTC模块中没有提供农历的时间信息，因此采用公历转农历的方式来显示农历信息。公历转农历的算法是：首先建立公历年对应的农历数据，将其存入数组中，然后查找数组，实现公历到农历的转换并在LCD上显示。公历转农历算法框图如下所示：3.4 液晶屏LCD显示设计使用液晶屏显示最基本的是像素控制数据的使用。像素控制数据的存放与传送形式决定了显示的效果。图形显示可以直接使用像素控制函数实现。把像素控制数据按一定形式存入即可实现字符显示。本项目通过调用字符显示函数，将读取的实时时钟

9、显示在LCD屏幕上。 第三章 实验结果心得体会 通过本次的实验操作，不仅使我深刻体会打了嵌入式系统的广阔的应用前景，而且也是我对课本知识的一次较深的回顾与体悟。温故而知新，只有通过自己动手操作才能掌握真正的技术。在有限的课时内我们掌握的知识也是相当有限的，我们对嵌入式系统的硬件和软件的基本原理，特点有了更深的认识。这些知识对于本次实验是不够的。我自己查找了许多资料，同时也参考了过去的课题，取长补短。经过不断的努力，在老师和同学们的帮助之下，我顺利的完成了课程设计，对嵌入式系统的硬件/软件有了更深的了解，也深入掌握了嵌入式系统设计的基本方法，达到了预期的目的。 不仅这一次，以后我要更加努力的学习

10、嵌入式系统，以期能够有更大的进步。参考文献1. 林志琦 ARM微控制器与液晶屏接口的研究J. 长春大学学报，2010，20(2):71-74.2. 耿辉.S3C44B0X数据手册,2006.3. 田泽 ARM7嵌入式开发实验与实践 北京：北京航空航天大学出版社 20104. 郑丽丽, 谢磊, 李清宝. 一种公历到农历日期转换算法 的实现 J. 微计算机信息, 2005, 21( 2): 74- 76.5. 石熊 基于ARM9的带农历实时时钟LCD显示设计 D 陕西 西安电子科技大学 20116.EL-ARM-830 实验系统的资源介绍，2000.附 录 实时时钟外围电路EXTAL1XTAL1晶

11、阵32.768 kHz15pF15pFGNDD9 1N4148C 104VDDRTCGNDBAT1电池 R 10K1. 电路原理图 128Hz1Hz分频时钟 时钟发生器 控制寄存器复位寄存器 闰年产生器SECMINHOURDATEDAYMONYEAR 报警产生器XTALEXTALRTCONRTCRSTTIME TICKTICNTPMWKUPPWDNALMINTRTCALM S3C44B0X处理器RTC功能框图系 统 总 线 寄存器控制信号产生电路DMA传送控制数据控制VCLK VLINE VFRAME VMVD3:0 VD7:4 S3C44B0X处理器的LCD控制器框图2. 主要程序代码/*

12、File：lcd.c* Author:embest* Desc：LCD control and display functions* History:*/#include "lcd.h"#include "bmp.h"#include "44b.h"#define XWIDTH 6#define LCD_STN256_COLOR#define ASCII6x8UINT32T g_unLcdActiveBufferLCD_YSIZELCD_XSIZE/4;volatile extern int data=0x2012,0x12,0x17

13、,0x2,0x12,0x30,0x00;volatile extern char *f_szdate8 = "","Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"extern UINT8T g_ucAscii8x16;extern const UINT8T g_ucHZK16;void lcd_init(void) /LCD初始化函数 rDITH

14、MODE = 0x12210;rDP1_2 = 0xa5a5; rDP4_7 = 0xba5da65;rDP3_5 = 0xa5a5f;rDP2_3 = 0xd6b;rDP5_7 = 0xeb7b5ed;rDP3_4 = 0x7dbe;rDP4_5 = 0x7ebdf;rDP6_7 = 0x7fdfbfe;rLCDCON1 = (0x0)|(2<<5)|(MVAL_USED<<7)|(0x3<<8)|(0x3<<10)|(CLKVAL_COLOR<<12);rLCDCON2 = (LINEVAL)|(HOZVAL_COLOR<&

15、lt;10)|(10<<21); rLCDCON3 = 0;rLCDSADDR1 = (0x3<<27) | ( (unsigned int)g_unLcdActiveBuffer>>22)<<21 ) | M5D(unsigned int)g_unLcdActiveBuffer>>1);rLCDSADDR2 = M5D(unsigned int)g_unLcdActiveBuffer+(SCR_XSIZE*LCD_YSIZE)>>1) | (MVAL<<21);rLCDSADDR3 = (LCD_XSIZE/

16、2) | ( (SCR_XSIZE-LCD_XSIZE)/2)<<9 );rREDLUT =0xfdb96420; / 1111 1101 1011 1001 0110 0100 0010 0000rGREENLUT=0xfdb96420; / 1111 1101 1011 1001 0110 0100 0010 0000rBLUELUT =0xfb40; / 1111 1011 0100 0000rLCDCON1=(0x1)|(2<<5)|(MVAL_USED<<7)|(0x3<<8)|(0x3<<10)|(CLKVAL_COLOR

17、<<12);rPDATE=rPDATE&0x0e;lcd_clr();void lcd_clr(void) UINT32T i;UINT32T *pDisp = (UINT32T*)g_unLcdActiveBuffer;for (i = 0; i < (SCR_XSIZE * SCR_YSIZE / 4); i+)*pDisp+ = ALLWHITE;void lcd_disp_ascii8x16(UINT16T x0, UINT16T y0, UINT8T ForeColor, UINT8T * s) /字符串显示函数UINT16T i,j,k,x,y,xx;UI

18、NT8T qm;UINT32T ulOffset;INT8T ywbuf16,temp2;for( i = 0; i < strlen(const char *)s); i+ )if( (UINT8T)*(s+i) >= 161 )temp0 = *(s + i);temp1 = '0'return;elseqm = *(s+i);ulOffset = (UINT32T)(qm) * 16;/Here to be changed tomorrowfor( j = 0; j < 16; j + )ywbufj = g_ucAscii8x16ulOffset +

19、j; for( y = 0; y < 16; y+ ) for( x = 0; x < 8; x+ ) k = x % 8; if( ywbufy & (0x80 >> k) ) xx = x0 + x + i*8; LCD_PutPixel(xx, y + y0, (UINT8T)ForeColor); void lcd_disp_hz16(UINT16T x0, UINT16T y0, UINT8T ForeColor, UINT8T *s) /汉字显示函数UINT16T i,j,k,x,y,xx;UINT8T qm,wm;UINT32T ulOffset;

20、INT8T hzbuf32,temp2;for( i = 0; i < strlen(const char*)s); i+ )if( (UINT8T)(*(s+i) < 161 )temp0 = *(s+i);temp1 = '0'break;elseqm = *(s+i) - 161; wm = *(s + i + 1) - 161; ulOffset = (UINT32T)(qm * 94 + wm) * 32;for( j = 0; j < 32; j + ) hzbufj = g_ucHZK16ulOffset + j; for( y = 0; y &

21、lt; 16; y+ ) for( x = 0; x < 16; x+ ) k = x % 8; if( hzbufy * 2 + x / 8 & (0x80 >> k) ) xx = x0 + x + i * 8; LCD_PutPixel( xx, y + y0, (UINT8T)ForeColor); i+;void rtc_init(void) /时钟模块RTC初始化函数rRTCCON = 0x01;/ R/W enable, 1/32768, Normal(merge), No reset/ set the default data for RTCrBCDY

22、EAR = data0;rBCDMON = data1;rBCDDAY = data2;/ SUN:1 MON:2 TUE:3 WED:4 THU:5 FRI:6 SAT:7rBCDDATE = data3;rBCDHOUR = data4;rBCDMIN = data5;rBCDSEC = data6;/ set the test data for RTCrALMYEAR = 0x12;rALMMON = 0x12;rALMDAY = 0x17;rALMHOUR = 0x12;rALMMIN = 0x32 ;rALMSEC = 0x00+1; rRTCCON = 0x0;/ R/W disa

23、ble, 1/32768, Normal(merge), No resetvoid rtc_read(void) /读当前时间函数while(1)/ read the data from RTC registersif(rBCDYEAR = 0x99) data0 = 0x1999;else data0 = 0x2000 + rBCDYEAR;data1 = rBCDMON;data2 = rBCDDAY;data3 = rBCDDATE;data4 = rBCDHOUR;data5 = rBCDMIN;data6 = rBCDSEC;/ display the default timeuar

24、t_printf("r Set Default Time at %02x-%02x-%02x %s",data0,data1,data2,f_szdatedata3);uart_printf(" %02x:%02x:%02xnr",data4,data5,data6); int BCDToD(int a) /将BCD码转换为十进制数据int b=0;b+=(a>>12)*1000+(a>>8)&0x0f)*100+(a&0xf0)>>4)*10+(a&0x0f);return b;void rt

25、c_tick_test(void) /设置RTC时间片中断 / enable rtc_tick interruptrRTCALM = 0x7f; pISR_RTC = (unsigned int) rtc_int; rINTMSK = (BIT_GLOBAL|BIT_RTC);pISR_TICK = (unsigned)rtc_tick;rINTMSK = (BIT_GLOBAL|BIT_TICK); rTICINT = 127+(1<<7);/ STARTvoid rtc_tick(void) /RTC时间片中断函数rI_ISPC = BIT_TICK; rtc_read();v

26、oid rtc_int(void) /RTC报警中断函数UINT8T i;rI_ISPC = BIT_RTC; for(i=0;i<25;i+) beep(1); delay(100); beep(0); /* File：main.c* Author:embest* Desc：c main entry* History:*/#include "lcd.h"#include "bmp.h"extern void lcd_test();void Main(void);void lcd_test(void);volatile int data;volat

27、ile char *f_szdate;typedef struct _hjz /带有年、月、日的结构体 int year; int month; int day; int reserved; hjz; unsigned int lunar200y199 = /与阳历对应的农历时间信息 0x04AE53,0x0A5748,0x5526BD,0x0D2650,0x0D9544,0x46AAB9,0x056A4D,0x09AD42,0x24AEB6,0x04AE4A,/*1901-1910*/ 0x6A4DBE,0x0A4D52,0x0D2546,0x5D52BA,0x0B544E,0x0D6A43

28、,0x296D37,0x095B4B,0x749BC1,0x049754,/*1911-1920*/ 0x0A4B48,0x5B25BC,0x06A550,0x06D445,0x4ADAB8,0x02B64D,0x095742,0x2497B7,0x04974A,0x664B3E,/*1921-1930*/ 0x0D4A51,0x0EA546,0x56D4BA,0x05AD4E,0x02B644,0x393738,0x092E4B,0x7C96BF,0x0C9553,0x0D4A48,/*1931-1940*/ 0x6DA53B,0x0B554F,0x056A45,0x4AADB9,0x025

29、D4D,0x092D42,0x2C95B6,0x0A954A,0x7B4ABD,0x06CA51,/*1941-1950*/ 0x0B5546,0x555ABB,0x04DA4E,0x0A5B43,0x352BB8,0x052B4C,0x8A953F,0x0E9552,0x06AA48,0x6AD53C,/*1951-1960*/ 0x0AB54F,0x04B645,0x4A5739,0x0A574D,0x052642,0x3E9335,0x0D9549,0x75AABE,0x056A51,0x096D46,/*1961-1970*/ 0x54AEBB,0x04AD4F,0x0A4D43,0x

30、4D26B7,0x0D254B,0x8D52BF,0x0B5452,0x0B6A47,0x696D3C,0x095B50,/*1971-1980*/ 0x049B45,0x4A4BB9,0x0A4B4D,0xAB25C2,0x06A554,0x06D449,0x6ADA3D,0x0AB651,0x093746,0x5497BB,/*1981-1990*/ 0x04974F,0x064B44,0x36A537,0x0EA54A,0x86B2BF,0x05AC53,0x0AB647,0x5936BC,0x092E50,0x0C9645,/*1991-2000*/ 0x4D4AB8,0x0D4A4C

31、,0x0DA541,0x25AAB6,0x056A49,0x7AADBD,0x025D52,0x092D47,0x5C95BA,0x0A954E,/*2001-2010*/ 0x0B4A43,0x4B5537,0x0AD54A,0x955ABF,0x04BA53,0x0A5B48,0x652BBC,0x052B50,0x0A9345,0x474AB9,/*2011-2020*/ 0x06AA4C,0x0AD541,0x24DAB6,0x04B64A,0x69573D,0x0A4E51,0x0D2646,0x5E933A,0x0D534D,0x05AA43,/*2021-2030*/ 0x36B

32、537,0x096D4B,0xB4AEBF,0x04AD53,0x0A4D48,0x6D25BC,0x0D254F,0x0D5244,0x5DAA38,0x0B5A4C,/*2031-2040*/ 0x056D41,0x24ADB6,0x049B4A,0x7A4BBE,0x0A4B51,0x0AA546,0x5B52BA,0x06D24E,0x0ADA42,0x355B37,/*2041-2050*/ 0x09374B,0x8497C1,0x049753,0x064B48,0x66A53C,0x0EA54F,0x06B244,0x4AB638,0x0AAE4C,0x092E42,/*2051-

33、2060*/ 0x3C9735,0x0C9649,0x7D4ABD,0x0D4A51,0x0DA545,0x55AABA,0x056A4E,0x0A6D43,0x452EB7,0x052D4B,/*2061-2070*/ 0x8A95BF,0x0A9553,0x0B4A47,0x6B553B,0x0AD54F,0x055A45,0x4A5D38,0x0A5B4C,0x052B42,0x3A93B6,/*2071-2080*/ 0x069349,0x7729BD,0x06AA51,0x0AD546,0x54DABA,0x04B64E,0x0A5743,0x452738,0x0D264A,0x8E

34、933E,/*2081-2090*/ 0x0D5252,0x0DAA47,0x66B53B,0x056D4F,0x04AE45,0x4A4EB9,0x0A4D4C,0x0D1541,0x2D92B5 /*2091-2099*/ ; int monthTotal13 = 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365; hjz toLunar(hjz solar) /将阳历转换为农历函数 int year = solar.year, month = solar.month, day = solar.day; int bySpring,bySolar,

35、daysPerMonth; int index,flag; hjz lunar; if( (lunar200yyear-1901 & 0x0060) >> 5) = 1) bySpring = (lunar200yyear-1901 & 0x001F) - 1; else bySpring = (lunar200yyear-1901 & 0x001F) - 1 + 31; bySolar = monthTotalmonth-1 + day - 1; if( (!(year % 4) && (month > 2) bySolar+; if

36、 (bySolar >= bySpring) /阳历日在春节后（含春节那天） bySolar -= bySpring; month = 1; index = 1; flag = 0; if( ( lunar200yyear - 1901 & (0x80000 >> (index-1) ) =0) daysPerMonth = 29; else daysPerMonth = 30; while(bySolar >= daysPerMonth) bySolar -= daysPerMonth; index+; if(month = (lunar200yyear -

37、1901 & 0xF00000) >> 20) ) flag = flag; if(flag = 0) month+; else month+; if( ( lunar200yyear - 1901 & (0x80000 >> (index-1) ) =0) daysPerMonth=29; else daysPerMonth=30; day = bySolar + 1; else /阳历日在春节前 bySpring -= bySolar; year-; month = 12; if ( (lunar200yyear - 1901 & 0xF00

38、000) >> 20) = 0) index = 12; else index = 13; flag = 0; if( ( lunar200yyear - 1901 & (0x80000 >> (index-1) ) =0) daysPerMonth = 29; else daysPerMonth = 30; while(bySpring > daysPerMonth) bySpring -= daysPerMonth; index-; if(flag = 0) month-; if(month = (lunar200yyear - 1901 &

39、0xF00000) >> 20) flag = flag; if( ( lunar200yyear - 1901 & (0x80000 >> (index-1) ) =0) daysPerMonth = 29; else daysPerMonth = 30; day = daysPerMonth - bySpring + 1; lunar.day = day; lunar.month = month; lunar.year = year; if(month = (lunar200yyear - 1901 & 0xF00000) >> 20) lunar.reserved = 1; else lunar.reserved = 0; return lunar; void Main(void) sys_init(); /* Initial 44B0X's Interrupt,Port and U