基于ARM的可調(diào)電子鐘設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE- 10 - / NUMPAGES15學(xué)號： 2011 - 2012 學(xué)年 第 1學(xué)期基于ARM的可調(diào)電子鐘設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目：基于ARM的可調(diào)電子鐘設(shè)計(jì)專 業(yè)： 通信工程 班 級：姓 名：指導(dǎo)教師：成 績：電氣工程系2011 年 12月9 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級：學(xué)生：學(xué)號：設(shè)計(jì)名稱：基于ARM的可調(diào)電子鐘設(shè)計(jì)起止日期：2011-12-3至2011-12-9 指導(dǎo)教師：一設(shè)計(jì)目的1應(yīng)用所學(xué)的ARM知識設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘2. 掌握LPC2106中斷處理，RTC的使用。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1查閱文獻(xiàn)資料，了解、熟悉電子鐘的原理與其電路2了解掌握ARM容與其應(yīng)用3對Pr

2、oteus軟件的熟悉與應(yīng)用4利用Proteus對所設(shè)計(jì)的電子鐘進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證其正確性三、具體要求1實(shí)時(shí)時(shí)間可通過按鍵選擇調(diào)節(jié)。2可以通過按鍵設(shè)定報(bào)警時(shí)間。3當(dāng)達(dá)到報(bào)警時(shí)間時(shí)，蜂鳴器響一下，LED燈點(diǎn)亮。4報(bào)警時(shí)間和實(shí)時(shí)時(shí)間通過液晶模塊LCD1602顯示目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc22479 摘要 PAGEREF _Toc22479 3 HYPERLINK l _Toc24013 第一章 緒論 PAGEREF _Toc24013 - 1 - HYPERLINK l _Toc13077 1.1電子鐘的發(fā)展 PAGEREF _Toc13077 - 1 - HYPE

3、RLINK l _Toc29478 1.2常用電子鐘系統(tǒng)與模式 PAGEREF _Toc29478 - 1 - HYPERLINK l _Toc21026 第二章 ARM的簡介 PAGEREF _Toc21026 - 2 - HYPERLINK l _Toc31441 2.1 ARM概述 PAGEREF _Toc31441 - 2 - HYPERLINK l _Toc1612 2.2 ARM的特點(diǎn) PAGEREF _Toc1612 - 2 - HYPERLINK l _Toc4086 2.3 Proteus SP3軟件介紹 PAGEREF _Toc4086 - 2 - HYPERLINK l

4、_Toc30873 2.4 Proteus SP3仿真步驟 PAGEREF _Toc30873 - 3 - HYPERLINK l _Toc20472 第三章 電子鐘的系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20472 - 4 - HYPERLINK l _Toc28534 3.1設(shè)計(jì)原理 PAGEREF _Toc28534 - 4 - HYPERLINK l _Toc21472 3.2 軟件時(shí)鐘的電路仿真圖 PAGEREF _Toc21472 - 4 - HYPERLINK l _Toc740 3.3 電子鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc740 - 5 - HYPERLINK l _

5、Toc12865 3.4 電子鐘的調(diào)試 PAGEREF _Toc12865 - 7 - HYPERLINK l _Toc15201 3.5 仿真結(jié)果分析與展望 PAGEREF _Toc15201 - 8 - HYPERLINK l _Toc13578 自我評價(jià) PAGEREF _Toc13578 - 10 - HYPERLINK l _Toc14559 指導(dǎo)老師評語 PAGEREF _Toc14559 - 11 -摘要電子鐘是目前應(yīng)用非常廣泛的一種電子裝置，眾所周知，ARM微處理器功能特別的強(qiáng)大，與MC51單片機(jī)相比，它更適合做中高端數(shù)字系統(tǒng)的微處理器，ARM已經(jīng)成了現(xiàn)代主流微處理器核,目前，

6、絕大多數(shù)碼產(chǎn)品，如，手機(jī)，MP3，MP4，數(shù)碼相機(jī)，他們的系統(tǒng)都嵌入了ARM系列核，ARM微處理器更新?lián)Q代很快，現(xiàn)在的諾基亞N系列智能手機(jī)如N78,N79已經(jīng)采用了ARM11了，使得運(yùn)行于塞班操作系統(tǒng)S60第三版的應(yīng)用程序流暢自如。本文使用LPC2106ARM處理器而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，由硬件和軟件相配合使用。硬件由主控器、時(shí)鐘電路、顯示電路、鍵盤接口5個(gè)模塊組成。實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的功能，并在LCD上顯示類似的時(shí)鐘界面；動態(tài)顯示當(dāng)前的時(shí)間，包括：年月、日、時(shí)、分、秒，時(shí)針。關(guān)鍵字： 電子鐘；LCD1602；Proteus；LPC2106第一章 緒論1.1電子鐘的發(fā)展電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分

7、、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到數(shù)字電子鐘。在城市的主要營業(yè)場所、車站、碼頭等公共場所使用LCD數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時(shí)尚。1.2常用電子鐘系統(tǒng)與模式目前市場上各式各樣的數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大，而且目前市場上的電子鐘一般都用LED顯示，顯示界面不友好。市場上還有一些老式的機(jī)械式電子鐘，機(jī)械式的電子鐘使用壽命較短，一般只能使用一年時(shí)間，機(jī)械式電子鐘出現(xiàn)故障后很難修復(fù)，這樣很浪費(fèi)資源。因此有必要對機(jī)械式電子鐘進(jìn)行淘汰，對電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。本文設(shè)

8、計(jì)的可調(diào)電子鐘，設(shè)計(jì)的電路成本較低，可靠性高，運(yùn)用簡單方便，正常環(huán)境下能使用五年。出現(xiàn)元器件老化故障，可以只更換元器件，便可正常使用，節(jié)省資源，保護(hù)環(huán)境。第二章 ARM的簡介2.1 ARM概述ARM（Advanced RISC Machines）處理器是Acorn計(jì)算機(jī)面向低預(yù)算市場設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。更早稱作Acorn RISC Machine。 ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī)(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩

9、個(gè)前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。 2.2 ARM的特點(diǎn)ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和合作伙伴眾多。 1、體積小、低功耗、低成本、高性能； 2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件； 3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； 4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； 5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高； 6、指令長度固定。 2.3 Proteus SP3軟件介紹Proteus可以仿真模擬電路與數(shù)字電路，也可以仿真模擬數(shù)字混合電路。Proteu

10、s可提供30多種元件庫，超過8000種模擬、數(shù)字元器件?？梢园凑赵O(shè)計(jì)的要求選擇不同生產(chǎn)廠家的元器件。此外，對于元器件庫中沒有的元件，設(shè)計(jì)者也可以通過軟件自己創(chuàng)建。除擁有豐富的元器件外，Proteus還提供了各種虛擬儀器，如常用的電流表，電壓表，示波器，計(jì)數(shù)/定時(shí)/頻率計(jì)，SPI調(diào)試器等虛擬終端。支持圖形化的分析功能等。本文章基于ProteusPRO6.7SP3和KEIL uVision3 軟件。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是對于單片機(jī)愛好者，或者簡單的開發(fā)應(yīng)該是比較好的選擇。Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，

11、它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲器容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。運(yùn)行proteus 的ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view 菜單下的捕捉對齊和system 下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命令)命令，在pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，

12、元器件間連線，編寫程序；在source 菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在source菜單的Add/remove source files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。2.4 Proteus SP3仿真步驟Proteus本身是無法仿真的，要配合上keil，因?yàn)樾枰獙⒊绦驅(qū)懭胄酒?。首先，要下載安裝這兩個(gè)軟件了。第二步，安裝完畢，把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalMO

13、DELS目錄下的 VDM51.dll文件復(fù)制到 C:KeilC51BIN文件夾下。(目錄名都是默認(rèn)的，你可以根據(jù)你實(shí)際安裝的目錄進(jìn)行復(fù)制。)第三步,用記事本(其它的編輯軟件也可以,如Ultra Edit)打開Keil 根目錄下的 TOOLS.INI 文件，在C51 欄目下加入 TDRV3=BINVDM51.DLL (Proteus VSM Monitor-51 Driver ) ，其中“TDRV3” 中的 “3”要根據(jù)實(shí)際情況寫，不要和原來的重復(fù)。第四步，keil的設(shè)置。把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalSAM

14、PLES的8051 LCD Driver”文件夾復(fù)制到新建的Proteus文件夾下。運(yùn)行keil程序，在 LCD Driver文件夾下建立一個(gè)新的名為 LCD Driver工程。把LCDDEMO 文件加到Source Group 1組里。點(diǎn)擊工具欄的option for target按鈕，在出現(xiàn)的對話框里點(diǎn)擊Debug，在右欄上部的下拉菜單里選中 Proteus VSM Monitor-51 Driver，還要點(diǎn)擊一下Use前面的小圓點(diǎn)。再點(diǎn)擊Setting設(shè)置通信接口，在Host后面添上電腦的IP地址在Port后面添上8000。點(diǎn)擊OK按鈕即可。最后把工程編譯一下。第五步，Proteus的設(shè)

15、置。運(yùn)行Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單DEBUG，選中use romote debuger monitor。下面我們用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單File，再點(diǎn)擊Load Design，導(dǎo)入8051 LCD Driver文件夾下的LCDDEMO.design文件。第三章 電子鐘的系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)是基于LPC2106ARM處理器而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，綜合性較強(qiáng)，涉與到RTC外部中斷，引腳的GPIO功能，C語言編程等知識。首先要定義P0口為基本IO功能，然后通過引腳功能選擇寄存器PINSEL0與PINSEL1定義輸入輸出外部中斷口所在的位，另外還要對外部中斷進(jìn)行初始化，其中有規(guī)定他們

16、的優(yōu)先級，中斷觸發(fā)方式，中斷地址分配，本設(shè)計(jì)采用液晶模塊LCD1602同時(shí)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和報(bào)警時(shí)間，同樣要對他們進(jìn)行初始化，包括檢查總線忙與閑，傳送地址，傳送數(shù)據(jù)與顯示函數(shù)的編程、LPC2106微控制器自帶有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC帶日歷和時(shí)鐘功能，要使用它也要進(jìn)行一下的基本操作：設(shè)置RTC基準(zhǔn)時(shí)鐘分頻器初始化RTC的時(shí)鐘值如，YEAR,MONTH,HOUR等啟動RTC即CCR的CLKEN位職位讀取完整時(shí)間寄存器值或等待中斷。先調(diào)用以上各個(gè)模塊的初始化函數(shù)lcd_int(),RTCint()然后開啟RTC時(shí)鐘，并調(diào)用LCD顯示函數(shù)SendTimetRtc(),如果沒用中斷發(fā)生就判斷實(shí)時(shí)時(shí)間是否與以設(shè)定

17、的報(bào)警時(shí)間一樣，如果一樣就馬上接通蜂鳴器報(bào)警并且點(diǎn)亮LED燈。假如有中斷發(fā)生，在無效狀態(tài)下，馬上給中斷標(biāo)志寄存器EXTINT對應(yīng)位，然后寫1清零，然后轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。本設(shè)計(jì)設(shè)定7種系統(tǒng)狀態(tài)：正常運(yùn)行：0態(tài)設(shè)定RTC的：HOUR 1態(tài)；SEC 2態(tài)；MIN 3態(tài)；ALHOUR 4態(tài)；ALSEC 5態(tài)；ALMIN 6態(tài)電路過三個(gè)按鈕開關(guān)與三個(gè)中斷eint的輸入端相連，對應(yīng)也有eint0,eint1,eint3三個(gè)中斷服務(wù)程序，當(dāng)eint2端按下時(shí)，就轉(zhuǎn)到eint2中斷服務(wù)程序，它的功能就是設(shè)定系統(tǒng)當(dāng)前所取的狀態(tài)，也就是所選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘和報(bào)警時(shí)間的時(shí)，分，秒，按一下，狀態(tài)就自增一，eint0,ein

18、t1的中斷服務(wù)程序都是調(diào)節(jié)時(shí)間不同的是一個(gè)以加1調(diào)節(jié)，一個(gè)以減2調(diào)節(jié)。按下一次就加一次時(shí)間值，但具體是對HOUR,SEL,MIN,ALHOUR,ALMIN,ALSEL中的哪一個(gè)調(diào)節(jié)那還得看eint2觸發(fā)下系統(tǒng)所處的狀態(tài)所以只有在eint2發(fā)生的基礎(chǔ)上eint0,eint1發(fā)生才有意義。3.2 軟件時(shí)鐘的電路仿真圖虛擬元器件：一個(gè)喇叭，一個(gè)蜂鳴器，5個(gè)電阻，三個(gè)按鈕開關(guān)，一盞LED燈，一個(gè)PNP三極管，一個(gè)極性電容。微處理器芯片PLC2106一片，液晶顯示器LCD1602一片。其電路仿真圖如圖3-1所示：圖3-1 電子鐘仿真電路圖3.3 電子鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)啟動系統(tǒng)初始化判斷正常走時(shí)?進(jìn)入調(diào)整時(shí)鐘程序 LCD顯示時(shí)間鬧鐘調(diào)整YES時(shí)鐘調(diào)整進(jìn)入調(diào)整鬧鐘程序NO圖3-2 電子鐘系統(tǒng)軟件流程圖本系統(tǒng)程序按功能模塊編寫，結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，主要流程圖如圖3-2所示：通過Keil軟件進(jìn)行編程，首先建立工程，然后創(chuàng)建LCD日歷.C文件，在進(jìn)行編程。程序如下：/*主函數(shù)*/int main()lcd_init();/LCD初始化RTCIni();/RTC初始化PINS