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1、 嵌入式计算机产品案例报告、课程报告题目： 基于LCD的电子时钟实验 、课程设计（论文）工作内容学习LCD与ARM的LCD的控制器的接口原理，掌握内置LCD控制器驱动编写方法”的实验目的，在可行性分析的基础上实现以下功能： 1、编写程序实现电子时钟功能，通过实验系统的LCD将时间显示出来； 2、仿照给定图形在LCD上显示类似的时钟界面； 3、动态显示当前的时间，包括：年、月、日、时、分、秒，时针，分针、秒针必须为动态实时指示当前的时间。一、课程设计目标 1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；2、培养学生的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。3、培养学生遇到问题，解决问题的能力。二、研
2、究方法及手段应用1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务；2、L-ARM-830教学实验箱，PentiumII以上的PC机，仿真器电缆； 3、PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP，ARM SDT2.5或ADS1.2集成开发环境，仿真器驱动程序； 4、实验使用实验教学系统的CPU板，在进行本实验时，LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。五、成三、课程设计预期效果1、完成实验环境搭建；2、分模块调试和编译;3、组合并完善程序。4、效果图。目 录前 言 4第一章 系统设计 5第一节 课题目标及总体方案.5 第二
3、节 原理框图.5 第三节 RTC模块.6 第四节 LCD模块.8 第五节 信息的传递.11第二章 实验（测试）结果及讨论.12 第一节 软件的编译.12 第二节 调试.13第三章 结论14心得体会14参考文献 14附 录 15 源程序15 - 20 - -前 言嵌入式系统已经有了近40年的发展历史，它是硬件和软件交替双螺旋式发展的。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝1999年1月访华时预言，4-5年后嵌入式智能工具将是PC和Intel网之后最伟大的发明。嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用
4、。嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。 本课程设计实时时钟（RTC）器件是一种能提供日历/时钟、数据存储等功能的专用集成电路，常用作各种计算机系统的时钟信号源和参数设置存储电路。RTC具有计时准确、耗电低和体积小等特点，特别适用于在各种嵌入式系统忠记录事件发生的时间和相关信息，尤其是在通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度较高领域的无人职守环境。随着集成电路技术的不断发展，RTC器件的新品也不断推出。这些新品不仅具有准确的RTC，还有大容量的存储器、温度传感器和A/D数据采集通道等，已成为集RTC、数据采集和存储于一体的综合功能器件，特别适用于以微控制器为核心的嵌入
5、式系统。本课程设计将体现嵌入式技术的优越性。第一章 系统设计第一节 课题目标及总体方案S3C44B0X处理器的学习，可以利用其内部的RTC单元和LCD控制器，外接LCD模块、晶振和(后备)电源实现电子实时时钟的功能。主要实现方法为：通过电源和晶振保证处理器的正常工作和时钟来源，通过编程设定RTC单元的工作模式，实现实时时钟的功能；然后根据所要求显示的图形效果，编写程序设定LCD控制器的相应寄存器，将RTC单元和LCD控制器合理有效地结合起来；最终由LCD模块作出相应动作，完成实时时钟的显示功能。 本文的中英文字符显示方案，有效地利用了嵌入式系统自身的ROM存储容量，其最大的特点是以少量的存储容
6、量为代价，来简单灵活地实现LCD上的字符显示。该方案可以显示所有的一、二级汉字，并且能实现汉字、英文的混合显示，从而方便地构造出良好的人机界面。本文所讨论的硬件平台是在S3C44BOX和液晶显示器的基础上搭建的，对于实现S3C44BOX与其它类型LCD模块的连接和应用，具有定的参考价值。第二节 原理框图根据题所要实现的功能，结合S3C44B0X处理器的单元结构，作出如下图所示的原理框图。 S3C44B0X采用一种新的三星ARM CPU嵌入总线结构-SAMBA2，最大达66MHZ第三节 RTC模块 主要是利用RTC的各种寄存器功能，设计出一个时钟表。 实时时钟（RTC）器件是一种能提供日历/时钟
7、、数据存储等功能的专用集成电路，常用作各种计算机系统的时钟信号源和参数设置存储电路。RTC具有计时准确、耗电低和体积小等特点，特别适用于在各种嵌入式系统忠记录事件发生的时间和相关信息，尤其是在通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度较高领域的无人职守环境。随着集成电路技术的不断发展，RTC器件的新品也不断推出。这些新品不仅具有准确的RTC，还有大容量的存储器、温度传感器和A/D数据采集通道等，已成为集RTC、数据采集和存储于一体的综合功能器件，特别适用于以微控制器为核心的嵌入式系统。 S3C44B0X实时时钟单元是处理器集成的片内外设。由开发板上的后备电池供电，可以在系统电源关闭的情况下运行
8、。RTC发送8位BCD码数据到CPU。传送的数据包括秒、分、小时、星期、月份和年份。RTC单元时钟源由外部32。768kHz晶振提供，可以实现闹钟（报警）功能。S3C44B0X实时时钟单元特性如下：BCD数据：秒、分、小时、星期、日期、月份和年份；闹钟（报警）功能：产生定时中断或激活系统；自动计算闰年；无2000年问题；独立的电源输入；支持ms级时间片中断，位RTOS提供时间基准。2）读/写寄存器访问RTC模块的寄存器，首先要社RTCCON的位0位1。CPU通过读取RTC模块中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和BCDYEAR的值，得到
9、当前的相应时间值。但是，由于多个寄存器一次读出，所以由可能产生错误。例如：用户一次读取年（1989）、月（12）、日（31）、时（23）、分（59）、秒（59）。当秒数位159时，无任何问题；但是，当秒数位0时，当前时间和日期就变成了1990年1月1日0时0分。在这种情况下（秒数位0），用户应该重新读取年份到分钟的值。3）后备电池RTC单元可以使用后后备电池通过引脚RTCVDD供电。当系统关闭电源以后，CPU和RTC的接口电路被阻断。后备电池只需要驱动晶振和BCD计数器，从而达到最小功耗。4）闹钟报警功能RTC在指定的时间产生报警信号，包括CPU工作在正常模式和休眠（Power Down）模式
10、下。在正常工作模式，报警中断信号（ALMINT）别激活；在修们模式，报警中断信号和唤醒信号（PMWKUP）同时被激活。RTC报警寄存器（RTCALM）决定报警功能的使能/屏蔽和完成报警时间检测。5）时间片中断RTC时间片中断用于中断请求。寄存器TICNT由一个中断使能位和中断计数。该中断计数自动递减，当达到0时，则产生中断。中断周期）Period计算公式如下：Period（n1）/128s其中，n为RTC时钟中断计数，可取值为1127。6）置0计数功能RTC的置0计数功能可以实现30s、40s和50s步长重新计数，供某些专用系统使用。当使用50s置0设置时，如果当前时间是11：59：49，则1
11、s后时间将变为12：00：00。注意：所有的RTC寄存器都是字节型的，必须使用字节访问指令（STRB、LDRB）或字符型指针访问。RTC初始化第四节 LCD模块 LCD模块是嵌入式应用系统中重要的人机交互部件。目前，许多常用的LCD模块一般自身都不带有字库，而实际应用中人机界面又经常需要显示中英文字符。对于不带字库的LCD模块显示字符的解决方法通常是利用字模提取软件来进行预处理，即将系统中可能用到的字符一一将其字模提取出来，并将字模数据存放在程序空间中。该方法只适用于显示字符固定且数量较入式系统中，灵活性差。考虑到嵌入式系统一般带有一定容量的ROM存储系统，本文以无字的图形LCD模块LM202
12、8为例，搭建了以ARM微处理器s3C44BOX为基础的嵌式液晶系统工作平台，在此平台的基础上，讨论了一种基于自制硬件字库的中英文字符显示方案。LCD控制器的作用是将系统存储器中的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器中，并产生必须的LCD控制信号。S3C44BOX LCD控制器支持在灰白LCD上的单色、4级灰度、16级灰度显示，也能与彩色LCD接口支持最大256色的显示。可以编程支持不同水平和垂直点数(64O480、320240、160160等)、不同数据线宽度、不同接口时序和刷新速率的LCD，支持4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描的LCD显示器，并支持水平垂直卷动，以用来支持更大的屏幕显示(如
13、12801280) 。S3C44BOX支持查找表，用于各种色彩选择或灰度级别的选择。在灰度模式中，通过查找表可以在16级灰度中选择四种灰度，在彩色模式中，一个字节的图像数据是用3位表示红色，3位表示绿色，2位表示蓝色，通过查找表可以选择16级红色中的8种红色、16级绿色中的8种绿色和16级蓝色中的4种蓝色。S3C44B0X 中具有内置的LCD 控制器，它能将显示缓存（在SDRAM存储器中）中的LCD图像数据传输到外部的LCD驱动电路上的逻辑功能。它支持单色、4级、16级灰度LCD显示，以及256彩色LCD显示。在显示灰度时，它采用时间抖动算法（time-based dithering algo
14、rithm）和帧率控制 (Frame Rate Control)方法，在显示彩色时，它采用RGB的格式，即RED、GREEN、BLUE，三色混合调色。通过软件编程，可以实现233或332的RGB调色的格式。对于不同尺寸的LCD显示器，它们会有不同的垂直和水平象素点、不同的数据宽度、不同的接口时间及刷新率，通过对LCD 控制器中的相应寄存器写入不同的值，来配置不同的LCD 显示板。S3C44B0X 中内置的LCD 控制器提供了下列外部接口信号：VFRAME: LCD 控制器和LCD 驱动器之间的帧同步信号。它通知LCD屏开始显示新的一帧，LCD 控制器在一个完整帧的显示后发出VFRAME 信号。
15、VLINE: LCD 控制器和LCD 驱动器间的同步脉冲信号，LCD 驱动器通过它来将水平移位寄存器中的内容显示到LCD 屏上。LCD 控制器在一整行数据全部传输到LCD 驱动器后发出VLINE 信号。VCLK: LCD 控制器和LCD 驱动器之间的象素时钟信号，LCD 控制器在VCLK的上升沿发送数据，LCD 驱动器在VCLK 的下降沿采样数据。VM: LCD 驱动器所使用的交流信号。LCD 驱动器使用VM 信号改变用于打开或关闭象素的行和列电压的极性。VM 信号在每一帧触发，也可通过编程在一定数量的VLINE 信号后触发。VD3:0: LCD 象素数据输出端口。VD7:4: LCD 象素数
16、据输出端口。LCD 控制器包含REGBANK, LCDCDMA, VIDPRCS, 和TIMEGEN。REGBANK 具有18 个可编程寄存器，用于配置LCD 控制器。LCDCDMA为专用的DMA，它可以自动地将显示数据从帧内存中传送到LCD 驱动器中。通过专用DMA，可以实现在不需要CPU 介入的情况下显示数据。VIDPRCS 从LCDCDMA 接收数据，将相应格式（比如48 位单扫描和4 位双扫描显示模式）的数据通过VD7:0发送到LCD的驱动器上。TIMEGEN 包含可编程的逻辑，以支持常见的LCD 驱动器所需要的不同接口时间和速率的要求。TIMEGEN 部分产生VFRAME,VLINE
17、, VCLK, VM 等信号。Lcd显示的时钟界面包括：静止不动的圆形钟面和一直在走动的时钟指针。所以需要构建两个重要的函数实现画圆和画直线。以下为画圆函数：该算法是通过X变量的自增，补偿1 修正正方形控制Y变量自减，找到距中心恒定距离的点，其中rs=45，X自0加1增至45。和原点坐标运算，可以在第一象限找到一点，再通过折叠对称找到其他象限的三个点，通过画点函数描绘出。再画他的45度镜像就好了。以中心的坐标为起点，使用while函数与指针最外圈的点比较，不断延长直至相等，所以事先计算出时针，分针和秒针三个同心圆最外圈点的坐标，以便带入函数。也同圆类似，要考虑不同象限点的情况，根据不同的位置带
18、参数到画点函数中描绘。第五节 实现信息的传递数据传递函数：与通用可编程输入输出口（General Programable Input Output）相连，把计算的数据传递给Lcd显示。第二章 实验（测试）结果及讨论第一节 软件的编译添加头文件，中断处理汇编程序段，初始化函数和主函数： 编译所有的文件：第二节 调试连接芯片与LCD端口，运行程序，观察效果。显示如下时钟界面： 动态显示当前的时间，包括：年、月、日、时、分、秒，时针、分针和秒针为动态实时指示当前的时间。第三章 结 论 有以上效果图可知，若要实现随时更改时间，还需添加一段调用程序，使用键盘控制，从而避免了修改程序中初始值设定的复杂性和
19、不方便性。同时若要实现正确的显示，必须避免各个模块的相互影响。 心得体会 这次课程设计已经结束，但收获还是很大的，不仅加深了对嵌入式理论知识的理解和应用，而且有效地提高了创新和编译程序的能力。同时锻炼了我们在遇到问题不退缩的勇气。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所
20、学的知识，这次课程设计的意义深远。 参考文献【1】 深圳托普微科技开发有限公司LM2028 LCD ModuleUser ManualEBOLhttp：wwwtopwaydisplaycorn，2O0412-20【2】SST公司SST39VF1601 DatasheetEBOLhttp：WWWsstcornproducts，200512-14刘红，覃光华，汪道辉基于不带字库的图形LCD模块汉字显示解决方案J微计算机信息，2004，20(12)：91-93【3】 谢自美，电子线路设计、实验、测试，华中理工大学出版社，2003。【4】 宋春荣，通用集成电路速查手册，山东科学技术出版社，1995。【
21、5】Arnold Berger，嵌入式系统设计，吕骏 译， 北京：电子工业出版社, 2002【6】 桑楠. 嵌入式系统原理及应用开发技术，北京：北京航空航天大学出版社,2002 【7】Samstmg公司S3C44BOXdatasheetEBOLhttp：WWWsamsungcorn ，2005-12-25田泽嵌入式系统开发与应用教程M北京：北京航空航天大学出版社，2005 附 录一、 源程序：#include .incconfig.h#defineSTACKSIZE256#define x_line 160#define y_line 80OS_STK_DATA stk;extern GUI_
22、FONT CHINESE_FONT12;extern GUI_FONT CHINESE_FONT16;extern GUI_FONT GUI_Font8x16;OS_EVENT * Send_LCD_Sem;OS_EVENT *Key_Mbox;I8 Hour3,Min3,Sec3;I8 hour = 0, min = 0, sec = 0,ms;I8 YEA13,YEA23,MON3,DAY3;int yea1 = 20,yea2=11, mon = 6, day = 23;I8 XH03,XH13,XH23,XH33;I8 XH43,XH53,XH63,XH73;char xh0=01,x
23、h1=62,xh2=31,xh3=03;char xh4=32,xh5=36,xh6=02,xh7=12;/int TimeCount = 0;int SpaceXS61=160,165,170,175,180,185,189,193,197,201,205,206,207,208,209,210,209,208,207,206,205,201,197,193,189,185,180,175,170,165,160,155,150,145,140,135,131,127,123,119,115,114,113,112,111,110,111,112,113,114,115,119,123,12
24、7,131,135,140,145,150,155,160, , SpaceYS61=30,31,32,33,34, 35,39,43,47,51, 55,60,65,70,75, 80,85,90,95,100, 105,109,113,117,121, 125,126,127,128,129, 130,129,128,127,126, 125,121,117,113,109, 105,100,95,90,85, 80,75,70,65,60, 55,51,47,43,39, 35,34,33,32,31,30, SpaceXM61=160,164,168,172,176,180,183,1
25、86,189,192, 195,196,197,198,199,200,199,198,197,196, 195,192,189,186,183,180,176,172,168,164, 160,156,152,148,144,140,137,134,131,128, 125,124,123,122,121,120,121,122,123,124, 125,128,131,134,137,140,144,148,152,156, 160 , SpaceYM61=40,41,42,43,44,45,48,51,54,57, 60,64,68,72,76,80,84,88,92,96, 100,1
26、03,106,109,112,115,116,117,118,119, 120,119,118,117,116,115,112,109,106,103, 100,96,92,88,84,80,76,72,68,64, 60,57,54,51,48,45,44,43,42,41, 40 , SpaceXH13=160,175,185,190,185,175,160,145,135,130,135,145,160, SpaceYH13=50,55,65,80,95,105,110,105,95,80,65,55,50, *Placex=&SpaceXS0,*Placey=&SpaceYS0,*Pl
27、acexm=&SpaceXM0,*Placeym=&SpaceYM0, *Placexh=&SpaceXH0,*Placeyh=&SpaceYH0;void Display_xh1(char xx1,char yy1);void Display_xh2(char xx2,char yy2);void Display_xh3(char xx3,char yy3);void show(I8 s) if(s%4=0) Set_Color(GUI_BLUE); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start刘权周明明陶洁如CN_end,48,210)
28、; Set_Font(&GUI_Font8x16); Display_xh3(250,210); Display_xh2(250,190); Display_xh1(250,170); Set_Color(GUI_RED); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Display_xh1(250,210); else if(s%4=1) Set_Color(GUI_YELLOW); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start周明明CN_end,48,210); Set_Color(GUI_YELLOW); Fill_Cir
29、cle (288,50,25); Display_xh1(250,210); else if(s%4=2) Set_Color(GUI_BLUE); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start周明明CN_end,48,210); Set_Color(GUI_WHITE); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start陶洁如CN_end,48,210); Set_Color(GUI_WHITE); Set_Font(&GUI_Font8x16); Display_xh2(250,210)
30、; else if(s%4=3) Set_Color(GUI_BLUE); Set_Font(&GUI_Font8x16); Disp_String (CLOCK,10,10); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start陶洁如CN_end,48,210); Set_Color(GUI_LIGHTMAGENTA); Set_Font (&CHINESE_FONT16); Disp_String (CN_start刘权周明明陶洁如CN_end,48,210); Set_Color(GUI_LIGHTMAGENTA); void Shows(
31、) show(sec); Set_Color(GUI_GRAY); /擦除上一秒的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placex,*Placey); Placex=Placex+1; Placey=Placey+1; Set_Color(GUI_YELLOW); /显示下一秒的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placex,*Placey); Set_Color(GUI_RED); /显示下一分的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexm,*Placeym); Set_Color(GUI_GREEN); /显示下一时的 Draw_Li
32、ne(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh); if(Placex=&SpaceXS60&Placey=&SpaceYS60) Placex=&SpaceXS0; Placey=&SpaceYS0; void Showm() Set_Color(GUI_GREEN); Fill_Circle (288, 50, 25); Set_Color(GUI_RED); Fill_Circle (280, 50, 10); Fill_Circle (296, 50, 10); Fill_Circle (288, 40, 10); Fill_Circle (288, 60, 10
33、); Set_Color(GUI_YELLOW); Fill_Circle (288, 50, 5); Set_Color(GUI_GRAY); /擦除上一分的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexm,*Placeym); Placexm=Placexm+1; Placeym=Placeym+1; Set_Color(GUI_RED); /显示下一分的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexm,*Placeym); Set_Color(GUI_GREEN); /显示下一时的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*P
34、laceyh); if(Placexm=&SpaceXM60&Placeym=&SpaceYM60) Placexm=&SpaceXM0; Placeym=&SpaceYM0; void Showh() Set_Color(GUI_YELLOW); Fill_Circle (288, 50, 25); Set_Color(GUI_GREEN); Fill_Circle (280, 50, 10); Fill_Circle (296, 50, 10); Fill_Circle (288, 40, 10); Fill_Circle (288, 60, 10); Set_Color(GUI_RED)
35、; Fill_Circle (288, 50, 5); Set_Color(GUI_GRAY); /擦除上一时的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh); Placexh=Placexh+1; Placeyh=Placeyh+1; Set_Color(GUI_GREEN); /显示下一时的 Draw_Line(x_line,y_line,*Placexh,*Placeyh); if(Placexh=&SpaceXH12&Placeyh=&SpaceYH12) Placexh=&SpaceXH0; Placeyh=&SpaceYH0; void Sh
36、ouw_Cricle() / 整 点Set_Color(GUI_YELLOW); Fill_Circle (160, 30,2); / 12点（x,y,r） Fill_Circle (135, 35,2); / 11 点（x,y,r） Fill_Circle (115, 55,2); / 10 点（x,y,r） Fill_Circle (110, 80,2); / 9 点（x,y,r） Fill_Circle (115, 105,2); / 8 点（x,y,r） Fill_Circle (135, 125,2); / 7 点（x,y,r） Fill_Circle (160, 130,2); /
37、 6 点（x,y,r） Fill_Circle (185, 125,2); / 5 点（x,y,r） Fill_Circle (205, 105,2); / 4 点（x,y,r） Fill_Circle (210, 80,2); / 3 点（x,y,r） Fill_Circle (205, 55,2); / 2点（x,y,r） Fill_Circle (185, 35,2); / 1点（x,y,r） Set_Color(GUI_WHITE); Fill_Circle (165, 31,1); Fill_Circle (170, 32,1); Fill_Circle (175, 33,1); F
38、ill_Circle (180, 34,1); Fill_Circle (189, 39,1); Fill_Circle (193, 43,1); Fill_Circle (197, 47,1); Fill_Circle (201, 51,1); Fill_Circle (206, 60,1); Fill_Circle (207, 65,1); Fill_Circle (208, 70,1); Fill_Circle (209, 75,1); Fill_Circle (209, 85,1); Fill_Circle (208, 90,1); Fill_Circle (207, 95,1); F
39、ill_Circle (206, 100,1); Fill_Circle (201, 109,1); Fill_Circle (197, 113,1); Fill_Circle (193, 117,1); Fill_Circle (189, 121,1); Fill_Circle (180, 126,1); Fill_Circle (175, 127,1); Fill_Circle (170, 128,1); Fill_Circle (165, 129,1); Fill_Circle (155, 129,1); Fill_Circle (150, 128,1); Fill_Circle (14
40、5, 127,1); Fill_Circle (140, 126,1); Fill_Circle (131, 121,1); Fill_Circle (127, 117,1); Fill_Circle (123, 113,1); Fill_Circle (119, 109,1); Fill_Circle (114, 100,1); Fill_Circle (113, 95,1); Fill_Circle (112, 90,1); Fill_Circle (111, 85,1); Fill_Circle (111, 75,1); Fill_Circle (112, 70,1); Fill_Circle (113, 65,1); Fill_Circle (114, 60,1); Fill_Circle (119, 51,1); Fill_Circle (123, 47,1); Fill_Circle (127, 43,1); Fill_Circ