基于ARMSC的电子时钟设计

1、目录一、设计功能二、系统设计思路三、详细设计1、硬件设计2、软件设计四、调试结果与分析附录7参考文献、设计功能时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表

2、具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302DS12887X1203等都可以满足高

3、精度的要求。、系统设计思路本系统主要有四大部分两大模块组成，分别是硬件模块电源，晶振，S3c244眦理器和软件模块时钟模块(主要由LCDS供功能)。(1)时钟模块设计本模块是电子时钟功能实现的主要模块，也是本次课程设计的核心模块，本模块实现的功能主要有：时间计时，钟面时间显示，数字时间显示。其中，时间计时功能和在LCD上显示数字钟显示功能较易实现，之前的单片机课程设计和HDL课程设计均有所涉及。计时使用S3c44B0咕部时钟脉冲和分频实现，在LCD上显示数字钟显示使用LC国字显示功能实现。除此之外，需要在整个移植后的系统中初始化堆栈并设定任务，通过任务完成时钟的各项功能。(2) S3c244眦

4、理器的应用通过对S3c224眺理器的学习，可以利用其内部的RTM元和LCD空制器，外接LCD模块、晶振和电源实现电子实时时钟的功能。主要实现方法为：通过电源和晶振保证处理器的正常工作和时钟来源，通过编程设定RTM元的工作模式，实现实时时钟的功能；然后根据所要求显示的图形效果，编写程序设定LCD控制器的相应寄存器，将RTM元和LCD空制器合理有效地结合起来；最终由LCD模块作出相应动作，完成实时时钟的显示功能。系统设计总体框图如图2-1所示三、详细设计1、硬件设计（1） S3c244眦理器简介S3c244觉SANSUNG司推出的一款功能强大、功耗较低的基于ARM920必核心的嵌入式处理器。它满足

5、了小型手持设备和普通应用要求的低功耗和高性能需求,是一种实用的小型芯片微控制器。为了进一步降低系统的成本,S3C2440芯片还提供了非常丰富的内部设备，基于ARM920TJ核，S3c2440支才IJTAG方真器调试，并且具备了16KB的指令缓存和数据缓存。此外，之前也介绍过了它支持Win?CEuc/os和Linux等操作系统，具有很强的扩展能力。S3c244QM有MM助能，支持有外部存储控制器，可提供访问外部存储器所需要的存储器控制信号（2） RTCff储寄存器实时时钟（RTC器件是一种能提供日历/时钟、数据存储等功能的专用集成电路，常用作各种计算机系统的时钟信号源和参数设置存储电路。RTCM

6、有计时准确、耗电低和体积小等特点，特别适用于在各种嵌入式系统忠记录事件发生的时间和相关信息，尤其是在通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度较高领域的无人职守环境。随着集成电路技术的不断发展，RT湍件的新品也不断推出。这些新品不仅具有准确的RTC还有大容量的存储器、温度传感器和A/D数据采集通道等，已成为集RTC数据采集和存储于一体的综合功能器件，特别适用于以微控制器为核心的嵌入式系统。S3C2440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。RTCK送8位BCM数据到CPU传送的数据包括秒、分、小时、星期、月份和年份。RTCI元时钟源由外部

7、32。768kHz晶振提供，可以实现闹钟（报警）功能。访问RTC模块的寄存器，首先要社RTCCOI®位0位1。CPU!过读取RTC模块中寄存器BCDSECBCDMINBCDHOU用CDDAYBCDDATEBCDMONBCDYEAR的值，得到当前的相应时间值。但是，由于多个寄存器一次读出，所以由可能产生错误。例如：用户一次读取年（1989）、月（12）、日（31）、时（23）、分（59）、秒（59）。当秒数位159时，无任何问题；但是，当秒数位0时，当前时间和日期就变成了1990年1月1日0时0分。在这种情况下（秒数位0）,用户应该重新读取年份到分钟的值。（3）电源RTCI元可以使用后

8、后备电池通过引脚RTCVD供电。当系统关闭电源以后，CP院口RTC的接口电路被阻断。后备电池只需要驱动晶振和BCC#数器，从而达到最小功耗。2、软件设计（1）LCD奠块本模块的主要功能完成LCD的初始化，加载LCD驱动程序，使LCMS3C2440实现对接，完成显示功能。目前，许多常用的LCD奠块一般自身都不带有字库，而实际应用中人机界面又经常需要显示中英文字符。对于不带字库的LCD模块显示字符的解决方法通常是利用字模提取软件来进行预处理，即将系统中可能用到的字符一一将其字模提取出来，并将字模数据存放在程序空间中。该方法只适用于显示字符固定且数量较入式系统中，灵活性差。考虑到嵌入式系统一般带有一

9、定容量的ROM?储系统，本文以无字的图形LCD模块为例，搭建了以ARM皿处理器S3c2440为基础的嵌式系统工作平台，在此平台的基础上，讨论了一种基于自制硬件字库的中英文字符显示方案。LCD空制器的作用是将系统存储器中的LCDS像数据传送到外部LCD驱动器中，并产生必须的LCD空制信号。S3c2440LC段制器支寸I在灰白LCD上的单色、4级灰度、16级灰度显示，也能与彩色LCD®口支才!最大256色的显示。可以编程支持不同水平和垂直点数（64OX480、320X240、160X160等）、不同数据线宽度、不同接口时序和刷新速率的LCD支持4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描的LCD显

10、示器，并支持水平/垂直卷动，以用来支持更大的屏幕显示（如1280X1280）。S3c44BO双持查找表，用于各种色彩选择或灰度级别的选择。在灰度模式中，通过查找表可以在16级灰度中选择四种灰度，在彩色模式中，一个字节的图像数据是用3位表示红色，3位表示绿色，2位表示蓝色，通过查找表可以选择16级红色中的8种红色、16级绿色中的8种绿色和16级蓝色中的4种蓝色。S3c2440中具有内置的LCD控制器，它能将显示缓存（在SDRAM?储器中）中的LCD图像数据传输到外部的LCE区动电路上的逻辑功能。它支持单色、4级、16级灰度LCD显示，以及256彩色LCD显示。在显示灰度时，它采用时间抖动算法（t

11、ime-basedditheringalgorithm）和帧率控制（FrameRateControl）方法，在显示彩色时，它采用RGB的格式，即REDGREENBLUE三色混合调色。通过软件编程，可以实现233或332的RGB调色的格式。对于不同尺寸的LCD显示器，它们会有不同的垂直和水平象素点、不同的数据宽度、不同的接口时间及刷新率，通过对LCD控制器中的相应寄存器写入不同的值，来配置不同的LCD显示板。S3c2440中内置的LCD控制器提供了下列外部接口信号：VFRAME:LCD空制器和LCD驱动器之间的帧同步信号。它通知LCD屏开始显示新的一帧，LCD控制器在一个完整帧的显示后发出VFR

12、AME言号。VLINE:LCD控制器和LCD驱动器间的同步脉冲信号，LCD驱动器通过它来将水平移位寄存器中的内容显示到LCD屏上。LCD控制器在一整行数据全部传输到LCD驱动器后发出VLINE信号。VCLK:LCD控制器和LCD驱动器之间的象素时钟信号，LCD控制器在VCLK的上升沿发送数据，LCD驱动器在VCLK的下降沿采样数据。VM:LCD驱动器所使用的交流信号。LCD驱动器使用VM信号改变用于打开或关闭象素的行和列电压的极性。VM信号在每一帧触发，也可通过编程在一定数量的VLINE信号后触发。VD3:0:LCD象素数据输出端口。VD7:4:LCD象素数据输出端口。LCD控制器包含REGB

13、ANK,LCDCDMA,VIDPRCS,TIMEGENREGBAN累有18个可编程寄存器，用于配置LCD控制器。LCDCDMA专用的DMA它可以自动地将显示数据从帧内存中传送到LCD驱动器中。通过专用DMA可以实现在不需要CPU介入的情况下显示数据。VIDPRCS从LCDCDMA!收数据，将相应格式(比如4/8位单扫描和4位双扫描显示模式)的数据通过VD7:0发送到LCD的驱动器上。TIMEGEN&含可编程的逻辑，以支持常见的LCD驱动器所需要的不同接口时间和速率的要求。TIMEGENB分产VFRAME,VLINEVCLK,VM等信号。LCD显示器S3c244眦理器与LCD显示器的连接

14、示意图如3-1所示S3sm:显示器的连接图图3-lS3c2440与LCD四、调试结果与分析(1)通过编译调试在有S3c2440实验箱中进行调试，LCD显示结果如图所示。图4-1LCD调试结果显示屏幕右上角显示出学号姓名和作品信息；屏幕中间显示的是钟面，有时针、分针和秒针，显示实时时间;屏幕下方显示的是数字时钟，显示时分秒(与钟面时间相对应)和年月日(2)本课程设计属于嵌入式系统项目设计，嵌入式微处理器S3c2440ffiLCD莫块，实现如下功能：LCD显示“钟面”样式，时针、分针、秒针显示实时时间；LCD显示“数字钟”样式，动态显示年、月、日、时、分、秒；显示时间可以修改并保持“钟面”与“数字

15、钟”时间保持一致；LCD左上角动态显示小组成员姓名、学号及选题信息。(3)本课程设计完成选题要求，但是有如下方面还需分析改进：“钟面”现实不够精确，分针和时针只设定了60个坐标位置，分针和时针走动不均匀；数字钟部分尚未考虑到“大月”和“小月”以及“平年”和“闰年”的日期问题，所有月份均设定为30天；时间修改麻烦，需要对源程序中设定的初值进行修改，无法通过键盘对时间进行修改；未调用S3c2440内部实时时钟(RTC模块，不能显示出精确的内部实时时问。附录源程序：#include".incconfig.h"#defineSTACKSIZE256#definex_line160#

16、definey_line80OS_STK_DATAstk;externGUI_FONTCHINESE_FONT12;externGUI_FONTCHINESE_FONT16;externGUI_FONTGUI_Font8x16;OS_EVENT*Send_LCD_Sem;OS_EVENT*Key_Mbox;I8Hour3,Min3,Sec3;I8hour=0,min=0,sec=0,ms;I8YEA13,YEA23,MON3,DAY3;intyeal=20,yea2=11,mon=6,day=23;I8XH03,XH13,XH23,XH33;I8XH43,XH53,XH63,XH73;char

17、xh0=01,xh1=62,xh2=31,xh3=03;charxh4=32,xh5=36,xh6=02,xh7=12;/intTimeCount=0;intSpaceXS61=160,165,170,175,180,185,189,193,197,201,205,206,207,208,209,210,209,208,207,206,205,201,197,193,189,185,180,175,170,165,160,155,150,145,140,135,131,127,123,119,115,114,113,112,111,110,111,112,113,114,115,119,123

18、,127,131,135,140,145,150,155,160,SpaceYS61=30,31,32,33,34,35,39,43,47,51,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,105,109,113,117,121,125,126,127,128,129,130,129,128,127,126,125,121,117,113,109,105,100,95,90,85,80,75,70,65,60,55,51,47,43,39,35,34,33,32,31,30,SpaceXM61=160,164,168,172,176,180,183,186,189,192,1

19、95,196,197,198,199,200,199,198,197,196,195,192,189,186,183,180,176,172,168,164,160,156,152,148,144,140,137,134,131,128,125,124,123,122,121,120,121,122,123,124,125,128,131,134,137,140,144,148,152,156,160，SpaceYM61=40,41,42,43,44,45,48,51,54,57,60,64,68,72,76,80,84,88,92,96,100,103,106,109,112,115,116

20、,117,118,119,120,119,118,117,116,115,112,109,106,103,100,96,92,88,84,80,76,72,68,64,60,57,54,51,48,45,44,43,42,41,40,SpaceXH13=160,175,185,190,185,175,160,145,135,130,135,145,160,SpaceYH13=50,55,65,80,95,105,110,105,95,80,65,55,50,*Placex=&SpaceXS0,*Placey=&SpaceYS0,*Placexm=&SpaceXM0,*P

21、laceym=&SpaceYM0,*Placexh=&SpaceXH0,*Placeyh=&SpaceYH0;voidDisplay_xh1(charxx1,charyy1);voidDisplay_xh2(charxx2,charyy2);voidDisplay_xh3(charxx3,charyy3);voidshow(I8s)voidShows()show(sec);Set_Color(GUI_GRAY);/擦除上一秒的Draw_Line(x_line,y_line,*Placex,*Placey);Placex=Placex+1;Placey=Placey+1;

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23、SpaceYS0;voidShowm()(Set_Color(GUI_GREEN);Fill_Circle(288,50,25);Set_Color(GUI_RED);Fill_Circle(280,50,10);Fill_Circle(296,50,10);Fill_Circle(288,40,10);Fill_Circle(288,60,10);Set_Color(GUI_YELLOW);Fill_Circle(288,50,5);Set_Color(GUI_GRAY);/擦除上一分的Draw_Line(x_line,y_line,*Placexm,*Placeym);Placexm=Pl

24、acexm+1;Placeym=Placeym+1;Set_Color(GUI_RED);/显示下一分的Draw_Line(x_line,y_line,*Placexm,*Placeym);Set_Color(GUI_GREEN);/显示下一时的Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh);if(Placexm=&SpaceXM60&&Placeym=&SpaceYM60)(Placexm=&SpaceXM0;Placeym=&SpaceYM0;voidShowh()(Set_Color(GUI_YELLO

25、W);Fill_Circle(288,50,25);Set_Color(GUI_GREEN);Fill_Circle(280,50,10);Fill_Circle(296,50,10);Fill_Circle(288,40,10);Fill_Circle(288,60,10);Set_C010r(GUI_RED);Fill_Circle(288,50,5);Set_C010r(GUI_GRAY);/擦除上一时的Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh);Placexh=Placexh+1;Placeyh=Placeyh+1;Set_Color(GUI_

26、GREEN);/显示下一时的Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh);if(Placexh=&SpaceXH12&&Placeyh=&SpaceYH12)Placexh=&SpaceXH0;Placeyh=&SpaceYH0;voidShouw_Cricle()/整点Set_Color(GUI_YELLOW);Fill_Circle(160,30,2);/12点(x,y,r)Fill_Circle(135,35,2);/11点(x,y,r)Fill_Circle(115,55,2);/10点(x,y,r

27、)Fill_Circle(110,80,2);/9点(x,y,r)Fill_Circle(115,105,2);/8点(x,y,r)Fill_Circle(135,125,2);/7点(x,y,r)Fill_Circle(160,130,2);/6点(x,y,r)Fill_Circle(185,125,2);/5点(x,y,r)Fill_Circle(205,105,2);/4点(x,y,r)Fill_Circle(210,80,2);/3点(x,y,r)Fill_Circle(205,55,2);/2点(x,y,r)Fill_Circle(185,35,2);/1Set_Color(GUI_

28、WHITE);Fill_Circle(165,31,1);Fill_Circle(170,32,1);Fill_Circle(175,33,1);Fill_Circle(180,34,1);Fill_Circle(189,39,1);Fill_Circle(193,43,1);Fill_Circle(197,47,1);Fill_Circle(201,51,1);Fill_Circle(206,60,1);Fill_Circle(207,65,1);Fill_Circle(208,70,1);Fill_Circle(209,75,1);Fill_Circle(209,85,1);Fill_Ci

29、rcle(208,90,1);Fill_Circle(207,95,1);Fill_Circle(206,100,1);Fill_Circle(201,109,1);Fill_Circle(197,113,1);Fill_Circle(193,117,1);Fill_Circle(189,121,1);Fill_Circle(180,126,1);Fill_Circle(175,127,1);Fill_Circle(170,128,1);Fill_Circle(165,129,1);Fill_Circle(155,129,1);Fill_Circle(150,128,1);Fill_Circl

30、e(145,127,1);Fill_Circle(140,126,1);Fill_Circle(131,121,1);Fill_Circle(127,117,1);Fill_Circle(123,113,1);点(x,y,r)Fill_Circle(119,109,1);Fill_Circle(114,100,1);Fill_Circle(113,95,1);Fill_Circle(112,90,1);Fill_Circle(111,85,1);Fill_Circle(111,75,1);Fill_Circle(112,70,1);Fill_Circle(113,65,1);Fill_Circ

31、le(114,60,1);Fill_Circle(119,51,1);Fill_Circle(123,47,1);Fill_Circle(127,43,1);Fill_Circle(131,39,1);Fill_Circle(140,34,1);Fill_Circle(145,33,1);Fill_Circle(150,32,1);Fill_Circle(155,31,1);voidDelay(inttime);voidChangeForm(charTime口,chartime)Time0=time/10+48;Time1=time%10+48;Time2='0'voidDis

32、play_Time(charx,chary)ChangeForm(Hour,hour);ChangeForm(Min,min);ChangeForm(Sec,sec);ChangeForm(MON,mon);ChangeForm(DAY,day);ChangeForm(YEA1,yea1);ChangeForm(YEA2,yea2);Disp_String(Hour,x,160);Disp_String("二x+16,160);Disp_String(Min,x+24,160);Disp_String(":",x+40,160);Disp_String(Sec,x

33、+48,160);Disp_String(YEA1,x,180);Disp_String(YEA2,x+16,180);Disp_String(",",x+32,180);Disp_String(MON,x+40,180);Disp_String(",",x+56,180);Disp_String(DAY,x+64,180);voidShow_Color()Set_Color(GUI_BLUE);Fill_Rect(0,0,319,239);Set_Color(GUI_RED);Set_BkColor(GUI_BLUE);Fill_Rect(0,0,31

34、9,2);Fill_Rect(0,0,2,239);Fill_Rect(0,237,319,239);Fill_Rect(317,0,319,239);Set_Color(GUI_RED);Set_Font(&CHINESE_FONT16);Disp_String(CN_start"Disp_String(CN_start"Set_Color(GUI_WHITE);Fill_Rect(79,17,242,20);Fill_Rect(79,20,82,202);姓名:学号:/Fill_Rect(238,20,242,202);/Fill_Rect(79,199,242

35、,202);/Set_Color(GUI_LIGHTRED);Fill_Rect(83,21,237,198);/*分配各任务的堆栈容量"CN_end,5,210);"CN_end,210,210);上线(x0,y0,x1,y1)左线(x0,y0,x1,y1)右线(x0,y0,x1,y1)下线(x0,y0,x1,y1)*/OS_STKStack_Task_1STACKSIZE;OS_STKStack_Task_2STACKSIZE*3;/*voidTask_3(I8s)I8display;for(;)Delay(100);display+;Set_Color(GUI_RED);Display_xh1(5,180);if(display=1000)display=0;/*- 函数名称:Task_2