飞思卡尔单片机电子钟课程设计

1、第一章系统概要21.1 系统背景21.2 系统功能3第二章系统硬件设计32.1 系统原理图32.2 单片机（MCU）模块42.2.1 MC9S08AW60单片机性能概述42.2.2 内部结构简图52.3 串行通信模块52.3.1 MAX232引脚图52.3.2 串行通信的电路原理72.4 液晶显示模块8第三章系统软件设计93.1 MCU方（C）程序9串行通信子程序163.1.2 LCD子程序19第四章系统测试22第五章总结展望225.1 总结225.2 展望22参考文献22第一章 系统概要1.1 系统背景数字时钟，当我们听到这几个字时，第一反应就是我们所说的数字，不错数字钟就是以数字显示取代模

2、拟表盘的钟表，在显示上它用数字反应出此时的时间，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，不仅如此它还能同时显示时、分、秒。而且能对时、分、秒准确校时，这是普通钟所不及的。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。1.2 系统功能在实验箱上有一个启动键，当按下启动键给以一个低电平，电子时钟从当前设定值开始走时。按秒刷新，要求在LCD屏上显示。若按启动键给以

3、高电平，则时间暂停，再按，时间继续按秒刷新。第二章 系统硬件设计2.1 系统原理图该系统由AW60最小系统电路为主要结构，利用串口进行数据的控制与采集。首先将开关接在AW60上的PORT_D口上，用于控制数字时钟系统的开关。然后将LCD的数据线7-14引脚（D0-D7）分别与MCU的PTA0-PTA7连接，LCD的控制线RS、R/W、E(4、5、6引脚)分别于MCU的PTC4、PTC6、PTF6连接，用于输出时间。数字时钟必须要有晶振电路，所以将该晶振电路与AW60的PTG5和PTG6相连，用于时间的自加。由于在运行系统时，以防电流不稳定，所以在PTB0端设置一个下拉电阻，稳定电流。2.2 单

4、片机（MCU）模块MC9S08AW60单片机性能概述（1）最高达40MHz的CPU工作频率和20Hz的内部总线工作频率表；时钟源选项包括晶振、谐振器、外部时钟或内部产生的时钟。（2）相比HC08 CPU指令集，S08 CPU增加了BGND指令。（3）单线后台调试模式接口；增强的断点能力，允许单一的断点设置在线调试（在片内调试的模块增加了多于两个的断点）。（4）内含32个中断/复位源；内含2KB的片内RAM；内含60KB的片内在线可编程Flash存储器，带有块保护和安全选项。（5）可选的计算机正常操作（COP）复位；低电压检测和复位或中断；非法操作码检测与复位；非法地址检测与复位。（6）ADC：

5、多达16个通道，10位A/D转换器与自动比较功能；两个串行通信接口SCI模块与可选的13位中断；一个串行外设接口SPI模块；集成电路互连总线I2C模块运作高达100kbps的最高总线负载；8引脚键盘中断KBI模块。（7）Timers:1个2通道和1个6通道16位定时器/脉冲宽度调制器模板。具有输入、捕捉、输出比较、脉宽调制功能。 内部结构简图1. 内部结构简图如图所示，给出了AW60的内部结构图，它对于我们理解和应用AW60 MCU有重要作用，在学习了基本有法后，应在反过来熟悉这个内部结构图，以便更好地理解AW60 MCU的基本原理。从内部结构图可以看出，AW60主要有以下几个部分：S08 C

6、PU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、通用IO模块、串口通信模块（SCI）、串行外设接口（SPI）模块、I2C（IIC）模块、A/D转换模块、键盘中断模块、时钟发生模块、复位与中断模块等。2.3 串行通信模块 MAX232引脚图在MCU中，若用RS-232总线进行串行通信，则需外接电路实现电平转换。在发送端，需要用驱动电路将TTL 电平转换成RS-232电平；在接受端，需要用接收电路将RS-232电平。转化为TTL电平。电平转换器不仅可以由晶振管分立元件构成，也可以直接使用集成电路。目前使用MAX232芯片较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换。如图所示，给出了MAX2

7、32的引脚说明。各引脚含义简要说明如下：Vcc（16脚）：正电源端，一般接+5V。 GND（15脚）：地。VS+（2脚）：VS+=2VCC-1.5V=8.5V。 VS-（6脚）：VS-=-2VCC-1.5V=-11.5V。 C2+、C2-（4、5脚）：一般接1F的电解电容。表 MAX232芯片输入输出引脚分类与基本接法组别TTL电平引脚方向典型接口232电平引脚方向典型接口111（T1IN）12（R1OUT）输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD1314输入输出连接到接口，与其它设备通过232相接210（T2IN）9（R2OUT）输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD87输入输出连接到接口

8、，与其它设备通过232相接 C1+、C1-（1、3脚）：一般接1F的电解电容。在正常情况下，（1）T1IN=5V，则T1OUT=-9V；T1IN=0V，则T1OUT=9V。（2）将R1IN与T1OUT相连，令T1IN=5V，则R1OUT=5V；令T1IN=0V，则R1OUT=0V。 MAX232芯片进行电平转换的基本原理：（1）发送过程：MCU的TxD（TTL电平）经过MAX232的11脚（T1IN）送到MAX232内部，在内部TTL电平被“提升”为232电平，通过14脚（T1OUT）发送出去。接受过程：外部232电平经过MAX232的13脚（R1IN）进入到MAX232的内部，在内部232电

9、平被“降低”为TTL电平，经过12脚（R1OUT送到MCU的RxD，进入MCU内部。2.3.2 串行通信的电路原理从基本原理的角度看，串行通信接口SCI的主要功能是：接收时，把外部的单线输入的数据变成一个字节的并行数据送入MCU内部；发送时，把需要发送的一个字节的并行数据转换为单线输入。为了设置波特率，SCI应具有波特率寄存器。为了能够设置通信格式、是否校验、是否允许中断等，SCI应具有控制寄存器。而要知道串口是否有数据可收、数据是否发送出去等，需要有SCI状态寄存器。当然，若一个寄存器不够用，控制与状态寄存器可能有多个。而SCI数据寄存器存放要发送的数据，也存放接受的数据，这并不冲突，因为发

10、送与接收的实际工作是通过“发送移位寄存器”和“接收以为寄存器”完成的。编程时，程序员并不直接与“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只与数据寄存器打交道，所以MCU中并没有设置“发送移位寄存器和“接收移位寄存器”的映像地址。发送时，程序员通过判定状态寄存器的相应位，了解是否可以发送一个新的数据。若可以发送，则将待发送的数据放入“SCI数据寄存器”中就可以了，剩下的工作由MCU自动完成：将数据从“SCI数据寄存器”送到“发送移位寄存器”，硬件驱动将“发送移位寄存器”的数据一位一位地按照规定的波特率移到发送引脚TxD，供对方接收。接收时，数据一位一位地从接收引脚RxD进入“接收移位寄存器”

11、，当收到一个完成字节时，MCU会自动将数据送入“SCI数据寄存器”，并将状态寄存器的相应位改变，供程序员判定并取出数据。2.4 液晶显示模块LCD(YM1602C)16151413121110090807060504030201Core2LCD_D7LCD_D6LCD_D5LCD_D4LCD_D3LCD_D2LCD_D1LCD_D0LCD_ELCD_RWLCD_RSVccGNDPTA7PTA6PTA5PTA4PTA3PTA2PTA1PTA0PTF6PTC6PTC4AW60MCU控制液晶显示接口接线图点阵字符型LCD是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的液晶显示器。这类显示器把LC

12、D控制器、点阵驱动器、字符存储器、显示体及少量的阻容元件等集成一个液晶显示模块。鉴于字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，其电特性及接口特性是统一的，因此，只要设计出一种型号的接口电路，在指令上稍加修改即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。 点阵字符型液晶显示模块的控制器大多数为日立公司生产的HD44780及其兼容的控制电路，如SED1278(SEIKO EPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NER JAPANRADIO）等。字符型液晶显示模块的主要特点如下：1. 液晶显示屏是以若干5*8或5*11点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一

13、个点的宽度。2. 主控制电路为HD44780（HITACHI）及其他公司的兼容电路。从程序员的角度来说，LCD的显示接口与编程是面向HD44780的，只要了解HD44780的编程结构即可进行LCD的显示编程。3. 内部具有字符发生器ROM，可显示192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符）。4. 具有64字节的字符发生器RAM，可以定义8个5*8点阵字符或4个5*11点阵字符。5. 具有64字节的数据显示RAM，供显示编程时使用6. 标准接口特性，与MC9S08系列MCU容易接口。7. 模块结构紧凑、轻巧、装配容易。8. 单+5V电源供电（宽温型需要加-7V驱动电源）。9.

14、低功耗、高可靠性。第三章 系统软件设计3.1 MCU方（C）程序#include Includes.h#include LCD.h#include SCI.h#include timer.h#include GPIO.h/在此添加全局变量定义 uint8 g_time8; void main(void) uint8 g_DispalyInit=00:00:00; uint8 remember; uint32 mRuncount=0; uint8 i; uint8 m; int n=1;/1 关总中断 DisableInterrupt(); /禁止总中断 /2 芯片初始化 MCUInit();/

15、3 模块初始化 Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF); LCDinit(); TPMinit(TPM_NUM_1); SCIInit(SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600);/定时器/内存初始化 g_time0=0; g_time1=0; g_time2=:; g_time3=0; g_time4=0; g_time5=:; g_time6=0; g_time7=0; remember=g_time7;/开放中断/LCD LCDshow(g_DispalyInit); while(n) if(GPIO_Get(LCD_R

16、un_PORT,0)=LCD_Run) remember = g_time7; n = 0; EnableSCIReInt(); EnableInterrupt(); EnabletimerInt(TPM_NUM_1); /4 主循环 while (!n) if(g_time7!=remember) for(i=0;i 2) TPMNo = 2; else if(TPMNo =10) *(p+7) = 0; *(p+6)+=1; if(*(p+6)=6) *(p+6) = 0; *(p+4)+=1; if(*(p+4)=10) *(p+4) = 0; *(p+3)+=1; if(*(p+3)=

17、6) *(p+3) = 0; *(p+1)+=1; if(*(p+1)=9) *(p+1) = 0; *p+=1; if(*p*10+*(p+1)=24) *p = 0; *(p+1) = 0; #ifndef timeR_H#define timeR_H#include MC9S08AW60.h#include Type.h#define TPM_CSTR(x)(*(vuint8 *)(0x00000020+(x-1)*64)#define TPM_CNTH(x)(*(vuint8 *)(0x00000021+(x-1)*64)#define TPM_CNTL(x)(*(vuint8 *)(

18、0x00000022+(x-1)*64)#define TPM_MODH(x)(*(vuint8 *)(0x00000023+(x-1)*64)#define TPM_MODL(x)(*(vuint8 *)(0x00000024+(x-1)*64)#define EnabletimerInt(x) TPM_CSTR(x) |= TPM1SC_TOIE_MASK#define DisabletimerInt(x) TPM_CSTR(x) &=TPM1SC_TOIE_MASK#define TPM_NUM_1 1#define TPM_NUM_2 2#define TPM1_CH_0 0#defi

19、ne TPM1_CH_1 1#define TPM1_CH_2 2#define TPM1_CH_3 3#define TPM1_CH_4 4#define TPM1_CH_5 5#define TPM2_CH_0 0#define TPM2_CH_1 1void TPMinit(uint8 TPMNo);void SecAdd1(uint8 *p);#endif串行通信子程序#include SCI.hvoid SCIInit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud) uint16 ubgs; ubgs=0; if(SCINo2) SCINo=2; ub

20、gs=sysclk*(10000/(baud/100)/16; SCI_BDH(SCINo)=(uint8)(ubgs&0xFF00)8); SCI_BDL(SCINo)=(uint8)(ubgs&0x00FF); SCI_C1(SCINo)=0b00000000; SCI_C2(SCINo)=0b00001100;void SCISend1(uint8 SCINo, uint8 ch) if(SCINo2) SCINo=2; while(!(SCI_S1(SCINo)&0b1000000); SCI_D(SCINo)=ch;uint8 SCIRe1(uint8 SCINo, uint8 *p

21、) uint16 k; uint8 i; if(SCINo2) SCINo=2; for(k=0;k=0xfbbb) i=0xff; *p=0x01; return i;void SCISendN(uint8 SCINo, uint16 n, uint8 ch) uint16 i; if(SCINo2) SCINo=2; for(i=0;i2) SCINo=2; while(m2) SCINo=2; if(p=0) return; for(k=0;pk!=0;+k) SCISend1(SCINo,pk); #ifndef SCI_H #define SCI_H #include MC9S08A

22、W60.h #include Type.h #define SCI_BDH(x) (*(vuint8 *)(0x00000038+(x-1)*8) #define SCI_BDL(x) (*(vuint8 *)(0x00000039+(x-1)*8) #define SCI_C1(x) (*(vuint8 *)(0x0000003A+(x-1)*8) #define SCI_C2(x) (*(vuint8 *)(0x0000003B+(x-1)*8) #define SCI_S1(x) (*(vuint8 *)(0x0000003C+(x-1)*8)#define SCI_S2(x) (*(v

23、uint8 *)(0x0000003D+(x-1)*8)#define SCI_C3(x) (*(vuint8 *)(0x0000003E+(x-1)*8)#define SCI_D(x) (*(vuint8 *)(0x0000003F+(x-1)*8)#define EnableSCIReInt() SCI1C2 |=(SCI1C2_RIE_MASK)#define DisableSCIReInt() SCI1C2 &=(SCI1C2_RIE_MASK)#define SCI_NUM_1 1#define SCI_NUM_2 2void SCIInit(uint8 SCINo,uint8 s

24、ysclk,uint16 baud);void SCISend1(uint8 SCINo,uint8 ch);void SCISendN(uint8 SCINo,uint16 n,uint8 ch);uint8 SCIRe1(uint8 SCINo,uint8 *p);uint8 SCIReN(uint8 SCINo,uint16 n,uint8 ch);void SCISendString(uint8 SCINo,char *p);#endif LCD子程序#include LCD.h#include GPIO.h void LCDinit(void) uint16 i; LCDdataD

25、= 0b11111111; LCDctrlD1 |= (1 LcdRS); LCDctrlD1 |= (1 LcdRW); LCDctrl1 &=(1 LcdRS); LCDctrl1 &=(1 LcdRW); LCDctrlD2 |= (1 LcdE); LCDctrl2 |= (1 LcdE); LCDcommand (0b00111000); LCDcommand (0b00001000); LCDcommand (0b00000001); for(i=0;i4000;i+) asm(NOP); LCDcommand (0b00000110); LCDcommand (0b0001010

26、0); LCDcommand (0b00001100); GPIO_Init(LCD_Run_PORT,0,0,0); void LCDcommand(uint8 cmd) uint16 i; for(i=0;i1000;i+) asm(NOP); LCDdata=cmd; LCDctrl2 |= (1LcdE); asm(NOP); asm(NOP); asm(NOP); LCDctrl2 &=(1LcdE); for(i=0;i1000;i+) asm(NOP); void LCDshow(uint8 str) uint8 i; LCDinit(); LCDctrl1 &=(1LcdRS)

27、; LCDctrl1 &=(1LcdRW); LCDcommand (0b10000000); LCDctrl1 |=1LcdRS; LCDctrl1 |=(1LcdRW); for(i=0;i8;i+) LCDcommand(stri); #ifndef LCD_H#define LCD_H#include MC9S08AW60.h#include Type.h#include GeneralFun.h#define LCDdata PTAD#define LCDdataD PTADD#define LCDctrl1 PTCD#define LCDctrlD1 PTCDD#define LCDctrl2 PTFD#define LC