嵌入式系统课程设计报告哈工程万年历

1、Word资料 教师评语: 课程设计报告 数字万年历的设计与实现 班级： 20120616 学号： 姓名： 教师签名: 2015 年 9 月 Word资料 课程设计题目 数字万年历的设计与实现 主要内容 显示年、月、日和时间，支持 LED 和 LCD 显示 时间显示方式两种：文本方式，图形方式 时间日期设置功能，闹钟设置功能，整点报时功能 显示当日周数功能，显示当月曰历功能 支持触摸屏操作和小键盘输入 采用的工具方法 UP-NETARM300 嵌入式开发平台 ADS1.2 集成开发环境 JTAG 仿真器驱动程序 超级终端通信程序 进度安排 第 1 天系统的初步设计 第 2-5 天编代码，实现系统

2、功能 第 6-7 天系统的调试与完善 参考资料 1 基于 ARM 勺嵌入式系统设计实验与实践教程，清华大学出 版社，2011. 2 嵌入式系统开发原理与实践，清华大学出版社， 2005. 3 ARM 微处理器应用开发技术详解与实例分析电子科技大学 出版社，2007 Word资料 1. 题目 数字万年历的设计与实现 2. 系统简介 二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子万年历，它是近代世界钟表业 界的第三次革命。使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有传统指针计 时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日 期、星期以及其他日常附属信息的

3、显示功能，它更符合消费者的生活需求。因此，电子 万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。 如今电子万年历飞入了寻常百姓家，挂式、台式以及带装饰画面等丰富的电子万年 历数不胜数，不但满足了精准的计时需求，还将计时带上了科技时尚的味道。 ARM 嵌入 式技术可进行多种功能的设置，如闹钟、报时、日历查询、语音等；并改善了很多原有 石英钟不能解决的问题，例如：数字夜光显示、数据存储以及全自动温度检测等功能； 这给传统计时消费带来了新的动力，越来越多的消费者选择了电子万年历。所以，我们 这次嵌入式课程设计的题目选为电子万年历。 本数字万年历系统实现了以下功能： 1. 显示年、月、日和时间，支持 LE

4、D 和 LCD 两种方式显示； 2. 时间显示方式有两种：文本方式，图形方式； 3. 时钟加入背景图片，并且图片可以根据季节变化，整体界面美观； 4. 能通过小键盘调节万年历的年、月、日、时、分、秒； 5. 定时闹钟提醒功能和整点报时功能； 6. 显示当月曰历，显示当天星期功能； 7. 掉电后无需重新设置时间和日期。 3. 系统设计 本次设计是基于 ARM 微处理芯片并用 ADS1.2 开发完成的，该万年历能够显示年、月、 日、星期、时、分、秒，还有闹钟和整点报时功能，并且可任意设定时间和日期。显示 年、月、日和时间的方式均支持 LED 和 LCD 显示，时间的 LCD 显示方式又分为两种，一

5、 种是文本方式，另一种是图形方式，再配上背景图片，界面非常美观。它还支持触摸屏 操作和小键盘，修改时间和日期可以通过小键盘来调节。并且掉电后无需重新设置时间 和日期。本系统采用多任务设计。除了系统已定义的任务外，再定义了 Main_Task_Prio、 Rtc_Disp_Task_Prio 和 LED_Display_Task_Prio 三个任务，任务优先级分别为 12、14 和和 11。通过 Main_Task_Prio任务中响应键盘和触摸屏消息，可以对时钟和闹钟进行 设置。通过 Rtc_Disp_Task 实现系统时钟和日历的显示和更新，并判断闹钟时间是否到 达并做到达后的相应处理以及判断

6、是否到达整点并进行整点报时。通过Word资料 OSTimeDly(100)将任务挂起一段时间。用这样的方式实现 码如下： void LED_Display_Task(void *Id) structTime led_curre nttime; Zlg7289_Reset();/zlg7289 复位 for(;) Get_Rtc(&l ed_curre nttime);/ 获取当前时间 ZLG7289_ENABLE(); 使 zlg7289 占有同步串口 if(led_flag=0) /进入显示时间分支 Dela y(5);/ 延时 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0

7、|5); WriteSDIO(0 x0a); 显示- Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|2); WriteSDIO(0 x0a); 显示- Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|7); WriteSDIO(led_curre nttime.hour/16);/ Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|6); WriteSDIO(led_curre nttime.hour%16); Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|4); WriteSDI

8、O(led_curre nttime.mi nu te/16);/ Delay(1); LED显示数码管以方式 数码管以方式 数码管以方式 显示十位 数码管以方式 显示个位 0译码, 0译码, 0译码, 0译码, 数码管以方式 显示十位 0译码, 6个数3个数码管亮 8个数码管亮 7个数码管亮 5个数码管亮 LED_Display_Task_Prio 实现 LED 对时间、日期的显示和更新。使用多任务系统中的信 号量保证多个任务同时对系统的一个资源(系统时钟)访问而不产生冲突。 3.1 LED 显示时间和日期 万年历启动后，按下“ NumLock 按键可以切换 LED 显示日期或时间，其中年、

9、月、 日、时、分、秒均为 2 位数字，并且每两个数字之间用“-”隔开，并且其显示的时间 和日期与LCD 屏幕上的时间和日期保持一致，其实现函数是在任务 LED_Display_Task_Prio 中，任务实时获取系统当前的时间和星期存放于 led_currenttime 中,再根据显示时间或日期的标识符led_flag 的数值来进入不同的分 支以显示时间或日期，其中 curren ttime 是一个自定义的结构体，它存放了当前时间的 年、月、日、时、分、秒。通过函数 Get_Rtc(&led_currenttime) 取得当前的时间信息， 并通过调用 LED 相关的 API 函数将时间

10、显示出来,通过 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|0) 使得，第一个数码管亮，同样使用 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|数码管以方式 0 译码，第二个数码管亮，按照同样的方法就可以使得其他数码管灯也亮。最后用 Word资料 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATAO|3);数码管以方式 0译码， 第4个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.mi nu te%16); 显示个位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|1);数码管以方式 0译码，第2个数码管亮 WriteSDI

11、O(led_curre nttime.sec on d/16); 显示十位 Delay(1); WriteSDI0(ZLG7289_CMD_DATA0|0);数码管以方式 0译码，第1个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.seco nd%16); 显示个位 Delay(1); else if(led_flag=1) /进入显示日期分支 Dela y(5);/ 延时 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|5);数码管以方式 0译码，第6个数码管亮 WriteSDIO(0 x0a); 显示- Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CM

12、D_DATA0|2);数码管以方式 0译码，第3个数码管亮 WriteSDIO(0 x0a); 显示- Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|7); 数码管以方式0译码，第8个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.year/16); 显示十位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|6);数码管以方式 0译码，第7个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.year%16); 显示个位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|4);数码管

13、以方式 0译码，第5个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.mo nth/16); 显示十位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|3);数码管以方式 0译码，第4个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.mo nth%16); 显示个位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA0|1);数码管以方式 0译码，第2个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.day/16); 显示十位 Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DAT

14、A0|0);数码管以方式 0译码，第1个数码管亮 WriteSDIO(led_curre nttime.day%16); 显示个位 Delay(1); Delay(1); ZLG7289_DISABLE();/zlg7289 放弃同步串口控制 OSTimeDly(200); Word资料 3.2 LCD 显示文本形式的系统时间、闹钟时间、日期和星期 LCD 显示文本形式的时间和日期比较简单，时间、日期、星期和闹钟时间的显示都 是用文本框显示的，并且时间要实时刷新，所以放在了 Rtc_Disp_Task 时钟刷新任务里 面，其中时间文本框为 pTimeTextCtrl，日期文本框为 pDateT

15、extCtrl，闹钟文本框为 pAlarmTextCtrl ，星期文本框为 pWeekDayTextCtrl，只要在系统初始时，将文本框初始 化，并且在 Rtc_Disp_Task 任务里面实时提取当前系统时间，以显示系统时间为例，获 取当前系统时间的函数为 Get_Rtc(&curre nttime)，它把时间信息存入 curre nttime ， 然后将 currenttime 中的时间存入 strtime，最后再用 SetTextCtrlText(pTimeTextCtrl, strtime,TRUE)语句便将时间显示到系统时间文本框中，类似的其他文本框显示也是用 这种方式。比较

16、特殊的是星期的显示，需要先根据年月日计算出当前是周几，然后再根 据周几设定显示的字符，其中计算星期的函数如下： U8 GetSysWeek(U8 year,U8 mon th,U8 day) U8 y,m,d,w; U8 c = 20; y = (year 4)*1O+(year&OxOf); /bed 转 dec m = (mo nth 4)*10+(mo nth& OxOf); d = (day 4)*1O+(da y&0 x0f); if(m2) m+=12; y-=i; w=y+(y/4)+(c/4)+(26*(m+1)/10)+d-1-(2*c); 计算星期

17、return (w%=7); 3.3 LCD 显示图形形式的时间、日历和背景图片 由于背景图片和图形形式的时间、日历位置是重叠的，同时要使背景图片实现根据 日期变化图片功能，而且时钟要实时变化、日历也要根据日期点亮当天的日期。所以要 求它们全部实时刷新显示，这就牵扯到刷新的顺序问题，否则会出现显示不正常的情况。 最终确定的刷新顺序是先刷新背景图片，之后是圆形表盘，最后是日历，这样做的好处 是保证全部都可以显示正常，而且不需要额外擦除表盘之前留下的秒针、分针和日历的 咼亮日期。 背景图片随季节变化的实现比较简单， 只需要在加载图片时判断当前日期的月份即 可， 在 1-3月就在指定位置加载春天的背

18、景，在 4-6 月就加载夏天的背景，同理在 6-9 月和 10-12 月分别加载秋天和冬天的背景图片。 圆形表盘形式的显示，需要画出表盘、时针、分针、和秒针，主要包括以下过程： (1) 先画出表盘一圈的 60 个短刻度和 12 个长刻度，其中给秒针、分针各对应 60 个坐 标，表示 60 秒和 60 分，给时针设定 12 个坐标对应一圈的 12 个小时。 Word资料 (2) 再根据当前系统时间画出对应的时针、分针、秒针 ,其中主要用了函数 MoveTo() 和 LineTo ()来有关的线画表盘主要代码如下： m=60; n=120; SetDrawOrg(pdc, m,n, &ol

19、dx, & oldy);/ 设定画板 60,120 为原点 for(i=0;i=60;i+) 画时钟刻度短线 /短线长度为5 x仁 50*cos(PI/30*i); y仁 50*si n(PI/30*i); x2=45*cos(PI/30*i); y2=45*si n(PI/30*i); MoveTo(pdc,x2,y2); Lin eTo(pdc,x1,y1); /* - 画刻度值3*/ MoveTo(pdc,34,-4); Lin eTo(pdc,38,-4); Lin eTo(pdc,38,4); Lin eTo(pdc,34,4); MoveTo(pdc,34,0); Lin

20、eTo(pdc,38,0); /根据当前时间画秒针 timeys=30*si n(PI/30*time_s-(PI/2); timexs=30*cos(PI/30*time_s-(PI/2); MoveTo(pdc,0,0); SetPe nColor(pdc,0 xffff0000); Lin eTo(pdc,timexs,timeys); 类似的可以画出分针、时针。 画日历也采用了划线的方式，把 1-31 这 31 个数字先分别计算出它所在的位置，以 及要划线的坐标，然后用连线的方式画出来，过程比较繁琐，这是代码量最大的一部分, 然后根据日期去高亮显示对应的日期，高亮的方式就是通过改变画线

21、的颜色再画一遍。 举其中一个例子，画数字7 /* - 画数字7 -*/ if(curre ntdate.day=7) SetPe nColor(pdc,0 xff00ff00); 设置划线为绿色 MoveTo(pdc,160,8); Lin eTo(pdc,165,8); Lin eTo(pdc,165,18); SetPe nColor(pdc,0 x00000000); 设置划线为黑色 else MoveTo(pdc,160,8); Lin eTo(pdc,165,8); Lin eTo(pdc,165,18); 其中比较困难的部分是根据不同月份日历显示不同的天数，并且要考虑平年和闰年 的

22、二月天数不一致的问题。 最终采用分支策略，判断当前日期属于哪种情况，然后进 PI/30*i 为角度范围 从0到360度 Word资料 入不同分支，进行日历绘制。 3.4 闹钟提醒和整点报时 闹钟提醒和整点报时也是需要实时检测的，所以放在了 Rtc_Disp_Task 时钟更新任 务中，闹钟提醒需要先从设置闹钟的文本框中获取到设定的闹钟时间，然后获取系统当 前时间，并实时比较两者，当不相等时不执行任何操作，当相等时开始播放指定的音乐。 整点报时也放在了 Rtc_Disp_Task 时钟更新任务中，任务实时获取当前时间并且实 时判断当前秒数和分数是否同时为 0,如果同时为 0 则表明是到整点时刻，于是便再按 照当前小时的数值去播放对应的语音进行整点报时。 4. 系统实现 几处关键部分的实现： (1) 表盘绘制函数 CreateClockFigure() 圆形表盘的实现先画一个圆，对圆 12 等分获得分针刻度，60 等分获得表针刻度。 使用 sin和 cos 获得坐标值，利用 API 函数 MoveTc 和 LineTo 画出刻度。 (2) 时间设定函数 SetSystemTime() 首先从文本框中取出