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基于单片机的lcd 电子钟

2014-7-24 21:44| 发布者: dzly| 查看: 548| 评论: 0|原作者: 罗俊杰

摘要: 随着电子技术的迅速发展和在人 们日常生活中越来越多的应用,现代 化的电子产品已经渗透到了我们生 活中的各个领域。现今,电子技术推 动着我们的社会生产力的快速发展, 电子产品成为了我们生活中必不可 少的产品。本文主要以MSP430 单片机 为核心,对基于MPS430 单片机的低功 耗型lcd 电子钟及其系统设计进行研 究。

  在人们的工作与生活中,早起时间、食物的烘焙时间,工作中的零件每隔几秒的打磨加工、铸造、工厂里机器设备的开启时间、体育等各项竞技比赛时间等等,这些都需要有一种多功能的电子钟来对时间进行提醒。
  1 系统硬件设计
  1.1 电路设计图
  介绍下本次MSP430 单片机的电路设计图。用键盘来设置本次的电路设计,在调节数码管上所选择的日期,数据等通过模块的整理和传送来控制其他模块的正常运行和操作,用来显示时间的是LCD 数码显示器。MSP430 单片机模块、LCD 显示模块、按键模块和时钟模块四个模块组成了这个系统结构,系统结构图如下:1.2 复位电路设计
  POR(电复位信号)和PUC(电清除信号)是组成MSP430 单片机系统复位电路功能模块的重要复位信号。如果器件上带电或者RST/NMI 引脚配置为复位模拟时,器件上就会产生上复位信号,之后启动看门狗,看门狗向片内FLASH 写入错误的安全参数值,这就会引起、上电清除信号。
  但是我们需要注意的是,产生上电复位信号就会产生上电清除信号,但是与之相反的是,如果产生了上电清除信号的时候,是不会产生上电复位信号。
  1.3 晶振电路设计
  针对晶振电路有很多焊接的方式,每种单片机都有自己的焊接方式,在430 单片机上有一个电容值为2Pf 旁路电容,这个电容叫做旁路电容,这个电容的作用在晶振电路中就是一个负载。我们达到晶体更好的起振效果,应当选择合适的、负载能力较强的晶振。MSP430 系列芯片作为一种低功耗的单片机,I/0 流过的电流较小,在这种情况下就必须要求晶振的谐振电阻也要小,太大的话I/0 就不能充足的供应电流,也就不能够正常的运行工作。
  0.2vcc 的输出电压最符合MSP430 系列型号的芯片对晶振输出的正弦波震荡幅度的要求。下面列出几种影响晶体起振的原因,这几种原因是值得我们关注的,分别有:晶振(ESR)、晶振启动后负载电容的大小、电路的外部环境因素、PCB 布线和电气隔离、单片机电压电源的范围等等。
  晶体要求不能过激励,也不能欠激励,必须要低于高次谐波,否则就不易起振。我们必须要选择谐振频点、激励功率、负载电容、温度的特性和长期稳定性的晶体,才能确保正常的运行与工作。这是我们在振荡回路中对晶体的要求和选择。
  1.4 时钟模块设计
  DS1302 时钟里面的实时时钟和31字节静态RAM,这个存储器是通过串行接口进行通信的,这个时钟模块的电路只提供年月日时分秒等,这些信息是可以调的,调节时间的方式可以根据上下午的指示来调节,可以采用与单片机同步的方式调节,同步方式是串行的,主要包括复位、输入输出数据线、时钟接口三个方面,复位是当系统检测到有高电平输入就会 .动 .据的传 .,把数据传输到复位芯片,使得系统复位。RST 有两种工作模式,当RST 时高电平时就会使以前的数据传输终止输入输出接口都变为高阻态。如果Vcc 低于2.5V,RST 就要保持低电平。


  1.5 显示模块电路我们在数字电路里面学到过LCD 数码管主要是发光二极管组成的,这些数码管分别用a、b、c、d、e、f、g、和dp 来表示。
  Dp 是数码管后面的点。另外一只引脚就沿用这种方式引到外部引脚上并连接在一起,这就叫作共端,共阴极的LCD,只要它们在某段二极管上加上高电平,加上高电平的段就可以点亮,否则加上高电平的该段就为暗。我们常说的位选线,是由共阴极LCD 显示器的控制采用接地的方式,通过控制LCD 的“GND”引脚的电平的高低达到选通目的。共阳极的工作原理与之相反。
  当LCD 显示时其电流是很小的大概有2-10mA, 此时数码管不是点亮,当电流为15mA 以上时此时LCD 就会点亮,此处之外数码管点亮时的电流大小与LCD 的型号也有关系的,不同LCD 的亮度是不同的,,基本上所有的LCD 都有普通亮度和高度亮度两种,当电流大小达到相关的规定时LCD 的亮度是普通LCD 的几倍。
  2 系统的软件设计
  2.1 DS1302 时钟流程
  根据程序的运行流程可以看出在程序运行的初期要对DS1302 进行重置,首先对系统进行初始化,检查当前系统的时间是否归零,确定归零以后开始对时间进行上传,传输过程中把有效的信息存放在指定的位置,然后把存储的信息上传到一些管理层次,当有命令发出时期就会判断命令然后根据命令的内容来修改时间,这样就可以显示出需要的时间。
  2.2 LCD 数码管显示流程
  LCD 数码管的显示是一个很简单的流程,首先就是对数码管的工作方式进行设置,然后根据工作方式设置地址针,再选择数码段,除了以上方式外还可以根据传输的脉冲进行段位的选择,这个过程十分巧妙,通过脉冲控制段位的选择,这样就可以知道段位的时间,一次类推直到所有的段位都显示出来。
  3 系统的调试与仿真
  LCD 电子钟的调试需要利用专门的调试软件,在这里我们使用IAR Systems公司的仿真软件进行调试,IAR Systems公司的产品一直处于全球技术领先的地位,特别是在嵌入式系统方面,本次调试使用该公司的IAR EW430 这款软件。主要的步骤如下:首先打开IAR Embedded Workbench然后开始创建一个新的工作任务,创建的步骤就是点击开始点击相应的程序就会创建相应的任务,创建完任务以后最主要的就是保存以防电脑突然关机引起的数据丢失,保存路径要选择明确,以便以后方便查找,创建好文件以后点击FILE、NEW 以后我们需要的界面就会出现,然后在这个界面中编写源程序,编写的的程序一定要符合软件的格式要求,注意一些标点的使用,标点要按照英语的标点进行编写,在编辑好源程序后就点击菜单中的Project、Add file test,这个时候就会出现另一个界面即加载源文件界面,此时我们要选择需要的界面进行加载,在源文件加载完成后就会就会在工程Test 下出现430P1.s43 和Output。等系统稳定以后保存以上数据,这样操作就结束了,然后就是编译,在对源文件进行编译时就要对编译的环境进行设置,在设置编译环境时,首先就是选择合适的单片机进行编译,籍目标芯片设置,设置软件模拟仿真(FET 在线仿真调试也可)。再来到仿真器接口接口类型设置,设置并口FET,连接到单片机的JTAG 接口。接下来是工程编译与调试,可以选中源文件后双击鼠标左键,然后就能进入源程序编辑状态,连接就会生成目标代码。整个过程的最后就是调试,以上步骤都完成以后就把程序写入单片机通过单击Project-Debugger 就会进入调试集成环境。
  结语:通过此次研究与设计,我学到了很多关于MSP430 的基本应用,并且进一步的了解到了数字时钟,对它的设计方法也得到了进一步的了解,这些对以后的研究和设计具有深远的影响。
  【参考文献】
  [1] 涂时亮 单片机软件设计技术[M].科学文献出版社重庆分社.1987
  [2] 张毅刚 单片机原理及应用[M].高等教育出版社.2004
  [3] 胡大可 MSP430 系列16 位超低功耗单片机原理与应用[M]. 北京航空航天大学出版社。2001
  [4] 李智奇 MSP430 系列16 位超低功耗单片机原理与系统设计[M]. 西
  安电子科技大学出版社.2008
  [5] 刘迎春 MSP430 单片机原理及应用教程[M]. 清华大学出版社.2005
  【作者简介】
  罗俊杰 1985.06,男, 汉,研究生,研究方向:集成电路设计方向。
  
  

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