基于嵌入式系统的LCD电子时钟设计

基于嵌入式系统的LCD电子时钟设计院系：物理工程学院年级：2009级专业：测控技术与仪器学号:20092240111姓名：雷亚东指导老师:田增国目录前言…………………………………………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…………………………………………62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和液晶显示屏LRH9J515XASTN/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：arm7S3C44B0XLCD农历串口3第一章课题目标及总体方案一、目的了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。掌握S3C44B0X处理器的RTC模块程序设计方法。初步掌握液晶显示屏的使用及其电路设计方法。掌握S3C44B0X处理器的LCD控制器的使用。通过实验掌握液晶显示文本和图形的方法以及程序设计的方法。二、设备1.硬件：EmbestEDUKIT—Ⅱ/Ⅲ实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。2.软件：EmbestIDEPro2004集成开发环境，Windows98/2000/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EmbestEDUKIT—Ⅱ/Ⅲ实验箱，进行整个实验环境搭建。4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：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32.768kHz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、PC串口RTC模块LCD显示55/6/7/8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模块采用S3C44B0X的UART模块，利用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6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YNYN73.3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，将读取的实时时钟显示在LCD屏幕上。8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嵌入式系统，以期能够有更大的进步。9参考文献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.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1.电路原理图实时时钟外围电路EXTAL1XTAL1晶阵32.768kHz15pF15pFGNDDDVD91N4148C104VDDRTCGNDBAT1电池R10KΩ10系统总线寄存器控制信号产生电路DMA传送控制数据控制VCLKVLINEVFRAMEVMVD[3:0]VD[7:4]128Hz1Hz152分频时钟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XTALEXTALRTCONRTCRSTTIMETICKTICNTPMWKUPPWDNALMINTRTCALMS3C44B0X处理器RTC功能框图112.主要程序代码/********************************************************************************************File：lcd.c*Author:embest*Desc：LCDcontrolanddisplayfunctions*History:*********************************************************************************************/#includelcd.h#includebmp.h#include44b.h#defineXWIDTH6S3C44B0X处理器的LCD控制器框图12#defineLCD_STN256_COLOR#defineASCII6x8UINT32Tg_unLcdActiveBuffer[LCD_YSIZE][LCD_XSIZE/4];volatileexternintdata[]={0x2012,0x12,0x17,0x2,0x12,0x30,0x00};volatileexternchar*f_szdate[8]={,Sunday,Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday};externUINT8Tg_ucAscii8x16[];externconstUINT8Tg_ucHZK16[];voidlcd_init(void)//LCD初始化函数{rDITHMODE=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)|(25)|(MVAL_USED7)|(0x38)|(0x310)|(CLKVAL_C13OLOR12);rLCDCON2=(LINEVAL)|(HOZVAL_COLOR10)|(1021);rLCDCON3=0;rLCDSADDR1=(0x327)|(((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer22)21)|M5D((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer1);rLCDSADDR2=M5D((((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer+(SCR_XSIZE*LCD_YSIZE))1))|(MVAL21);rLCDSADDR3=(LCD_XSIZE/2)|(((SCR_XSIZE-LCD_XSIZE)/2)9);rREDLUT=0xfdb96420;//11111101101110010110010000100000rGREENLUT=0xfdb96420;//11111101101110010110010000100000rBLUELUT=0xfb40;//1111101101000000rLCDCON1=(0x1)|(25)|(MVAL_USED7)|(0x38)|(0x310)|(CLKVAL_COLOR12);rPDATE=rPDATE&0x0e;lcd_clr();}voidlcd_clr(void)14{UINT32Ti;UINT32T*pDisp=(UINT32T*)g_unLcdActiveBuffer;for(i=0;i(SCR_XSIZE*SCR_YSIZE/4);i++){*pDisp++=ALLWHITE;}}voidlcd_disp_ascii8x16(UINT16Tx0,UINT16Ty0,UINT8TForeColor,UINT8T*s)//字符串显示函数{UINT16Ti,j,k,x,y,xx;UINT8Tqm;UINT32TulOffset;INT8Tywbuf[16],temp[2];for(i=0;istrlen((constchar*)s);i++){i