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： 指导老师: 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

2、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

3、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数、传送数据位数、时间线

4、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、B

5、CDMIN、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

6、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。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晶阵32.768 kHz15pF15pFGNDD9 1N4148C 104VDDRTCGNDBAT1电池

7、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/* 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=0x2012,0x12,0x17,0x2,0x12,0x30,0x00;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 rDITHMODE = 0x12210;rDP1_2 = 0xa5a5; rDP4_7 = 0xba5da65;rDP3_5 = 0xa5a5f;rDP2_3 =

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