飞思卡尔单片机电子钟专业课程设计.doc

目 录第一章 系统概要21.1 系统背景21.2 系统功效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93.1.1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22参考文件22第一章 系统概要1.1 系统背景数字时钟，当我们听到这多个字时，第一反应就是我们所说数字，不错数字钟就是以数字显示替换模拟表盘钟表，在显示上它用数字反应出此时时间，相比模拟钟能给人一个一目了然感觉，不仅如此它还能同时显示时、分、秒。而且能对时、分、秒正确校时，这是一般钟所不及。因为单片机集成度高、功效强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，现在已经渗透到大家工作和生活方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等快速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围和网络通讯等广大领域。1.2 系统功效在试验箱上有一个开启键，当按下开启键给以一个低电平，电子时钟从目前设定值开始走时。按秒刷新，要求在LCD屏上显示。若按开启键给以高电平，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最小系统电路为关键结构，利用串口进行数据控制和采集。首先将开关接在AW60上PORT_D口上，用于控制数字时钟系统开关。然后将LCD数据线7-14引脚（D0-D7）分别和MCUPTA0-PTA7连接，LCD控制线RS、R/W、E(4、5、6引脚)分别于MCUPTC4、PTC6、PTF6连接，用于输出时间。数字时钟必需要有晶振电路，所以将该晶振电路和AW60PTG5和PTG6相连，用于时间自加。因为在运行系统时，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 单片机（MCU）模块2.2.1 MC9S08AW60单片机性能概述（1）最高达40MHzCPU工作频率和20Hz内部总线工作频率表；时钟源选项包含晶振、谐振器、外部时钟或内部产生时钟。（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；增强断点能力，许可单一断点设置在线调试（在片内调试模块增加了多于两个断点）。（4）内含32个中止/复位源；内含2KB片内RAM；内含60KB片内在线可编程Flash存放器，带有块保护和安全选项。（5）可选计算机正常操作（COP）复位；低电压检测和复位或中止；非法操作码检测和复位；非法地址检测和复位。（6）ADC：多达16个通道，10位A/D转换器和自动比较功效；两个串行通信接口SCI模块和可选13位中止；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最高总线负载；8引脚键盘中止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。含有输入、捕捉、输出比较、脉宽调制功效。2.2.2 内部结构简图1. 内部结构简图图所表示，给出了AW60内部结构图，它对于我们了解和应用AW60 MCU相关键作用，在学习了基础有法后，应在反过来熟悉这个内部结构图，方便愈加好地了解AW60 MCU基础原理。从内部结构图能够看出，AW60关键有以下多个部分：S08 CPU、存放器、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、键盘中止模块、时钟发生模块、复位和中止模块等。2.3 串行通信模块2.3.1 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；在接收端，需要用接收电路将RS-232电平。转化为TTL电平。电平转换器不仅能够由晶振管分立元件组成，也能够直接使用集成电路。现在使用MAX232芯片较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换。图所表示，给出了MAX232引脚说明。各引脚含义简明说明以下：Vcc（16脚）：正电源端，通常接+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）：通常接1F电解电容。表 MAX232芯片输入输出引脚分类和基础接法组别TTL电平引脚方向经典接口232电平引脚方向经典接口111（T1IN）12（R1OUT）输入输出接MCUTxD接MCURxD1314输入输出连接到接口，和其它设备经过232相接210（T2IN）9（R2OUT）输入输出接MCUTxD接MCURxD87输入输出连接到接口，和其它设备经过232相接 C1+、C1-（1、3脚）：通常接1F电解电容。 在正常情况下，（1）T1IN=5V，则T1OUT=-9V；T1IN=0V，则T1OUT=9V。（2）将R1IN和T1OUT相连，令T1IN=5V，则R1OUT=5V；令T1IN=0V，则R1OUT=0V。 MAX232芯片进行电平转换基础原理：（1）发送过程：MCUTxD（TTL电平）经过MAX23211脚（T1IN）送到MAX232内部，在内部TTL电平被“提升”为232电平，经过14脚（T1OUT）发送出去。接收过程：外部232电平经过MAX23213脚（R1IN）进入到MAX232内部，在内部232电平被“降低”为TTL电平，经过12脚（R1OUT送到MCURxD，进入MCU内部。2.3.2 串行通信电路原理从基础原理角度看，串行通信接口SCI关键功效是：接收时，把外部单线输入数据变成一个字节并行数据送入MCU内部；发送时，把需要发送一个字节并行数据转换为单线输入。为了设置波特率，SCI应含有波特率寄存器。为了能够设置通信格式、是否校验、是否许可中止等，SCI应含有控制寄存器。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，控制和状态寄存器可能有多个。而SCI数据寄存器存放要发送数据，也存放接收数据，这并不冲突，因为发送和接收实际工作是经过“发送移位寄存器”和“接收认为寄存器”完成。编程时，程序员并不直接和“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只和数据寄存器打交道，所以MCU中并没有设置“发送移位寄存器和“接收移位寄存器”映像地址。发送时，程序员经过判定状态寄存器对应位，了解是否能够发送一个新数据。若能够发送，则将待发送数据放入“SCI数据寄存器”中就能够了，剩下工作由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”数据一位一位地根据要求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”，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”，并将状态寄存器对应位改变，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、图形符号及少许自定义符号液晶显示器。这类显示器把LCD控制器、点阵驱动器、字符存放器、显示体及少许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现在在国际上已经规范化，其电特征及接口特征是统一，所以，只要设计出一个型号接口电路，在指令上稍加修改即可使用多种规格字符型液晶显示模块。 点阵字符型液晶显示模块控制器大多数为日立企业生产HD44780及其兼容控制电路，如SED1278(SEIKO EPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NER JAPANRADIO）等。字符型液晶显示模块关键特点以下：1. 液晶显示器是以若干5*8或5*11点阵块组成显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距全部为一个点宽度。2. 主控制电路为HD44780（HITACHI）及其它企业兼容电路。从程序员角度来说，LCD显示接口和编程是面向HD44780，只要了解HD44780编程结构即可进行LCD显示编程。3. 内部含有字符发生器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. 含有64字节字符发生器RAM，能够定义8个5*8点阵字符或4个5*11点阵字符。5. 含有64字节数据显示RAM，供显示编程时使用6. 标准接口特征，和MC9S08系列MCU轻易接口。7. 模块结构紧凑、轻巧、装配轻易。8. 单+5V电源供电（宽温型需要加-7V驱动电源）。9. 低功耗、高可靠性。第三章 系统软件设计3.1 MCU方（C）程序main.c#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 关总中止 DisableInterrupt(); /严禁总中止 /2 芯片初始化 MCUInit();/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;/开放中止/LCD LCDshow(g_DispalyInit); while(n) if(GPIO_Get(LCD_Run_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)=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; timer.h#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 *)(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#define 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);#endif3.1.1串行通信子程序SCI.c#include SCI.hvoid SCIInit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud) uint16 ubgs; ubgs=0; if(SCINo2) SCINo=2; ubgs=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) 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); SCI.h#ifndef SCI_H #define SCI_H #include MC9S08AW60.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) (*(vuint8 *)(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 sysclk,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);#endif3.1.2 LCD子程序LCD.c#include LCD.h#include GPIO.h void LCDinit(void) uint16 i; LCDdataD = 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 (0b00010100); 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); LCDctrl1 &=(1LcdRW); LCDcommand (0b10000000); LCDctrl1 |=1LcdRS; LCDctrl1 |=(1LcdRW); for(i=0;i8;i+) LCDcommand(stri); LCD.h#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 LCDctrlD2 PTFDD#define LcdRS 4#define LcdRW 6#define LcdE 6#define LCD_Run_PORT PORT_E#define LCD_Run 1void LCDinit(void);void LCDcommand(uint8 cmd);void LCDshow(uint8 str);void LCDshoww(uint8 str);#endif第四章 系统测试调试界面截图：运行界面截图：第五章 总结展望5.1 总结经过了为期一周半单片机课程设计，首先是对和飞思卡尔单片机系统有了一定了解。因为之前就做过几次试验，而且以前也上过C语言课程。这次课程设计，思绪很清楚。课程是做一个基于LCD显示计数器。在原有LCD液晶程序和计数器程序修改基础上，经过几次修改和整理，在结束之前还是完成了此次设计。LCD上能够显示计数。这次课程设计不一样。因为是在原有程序基础上修改整合，需要对原有程序进行一个整体了解和深入。这对和实际开发很有帮助。能够深入了解飞思卡尔设计思绪。拓展我们思绪。课程设计内容即使没有什么太大实际意义。不过，我们能够了解到实际开发部分步骤和思绪。对于以后工作也很有帮助吧。每一次课程设计，全部是一次学习，全部是一次进步。5.2 展望对于此次课程设计，我们只是做了部分简单工作。即使有研究过飞思卡尔单片机程序，不过毕竟自己知识能力有限。不可能在短短一周半时间太过于深入。这一周半时间，了解了单片机很多东西吧。对自己要求是，要多动手，自己动手写代码学习才愈加快。对于编程，看她人百遍不及自己动手写一遍。假如可能，期望完全自己动手设计一个计数器程序。参考文件【1】王宜怀、张书奎、王林等著，嵌入式技术基础和实践，清华大学出版社【2】谭浩强著，C语言程序设计(第四版)，北京：清华大学出版社【3】顾波著，单片机技术基础及应用，中国电力出版社【4】谢晖著，单片机原理及应用，化学工业出版社【5】张跃常、戴卫恒著，Freescale系列单片机常有模块和综合系统设计实例精讲，电子工业出版社