linuxRTC实时时钟驱动实验
RTC驱动实验
一、实验目的
1.了解RTC工作原理；
2.掌握RTC驱动的编写；
3.掌握RTC驱动的加载过程及测试方法。
二、实验内容
1.学习RTC的工作原理;
2.编写RTC的驱动程序;
3.编写测试程序测试RTC。
三、实验设备
1. 硬件：PC机；基于ARM9系统教学实验系统；网线；串口线。
2. 软件：PC机操作系统（Windows XP）；Linux服务器；putty串口软件；内核等相关软件包；
3. 环境：ubuntu12.04系统。文件系统版本为filesys_test、烧写的内核版本为uImage_wlwzbs，驱动源码见代码文件夹，驱动生成的需要加载的.ko文件是rtc-x1205.ko
四、预备知识
1、概述
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，特别是在各种嵌入式系统中用于记录事件发生的时间和相关信息，如通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度高的领域的无人值守环境。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。
2、实现的功能
1、设置、读取硬件时间；
2、读取软件时间并保存；
3、读取闹钟的时间。
3、基本原理
本实验箱采用X1205芯片作为RTC时钟芯片，X1205 是一个带有时钟日历两路报警振荡器补偿和电池切换的实时时钟。
振荡器用一个外部的低价格的32.768Khz 晶体所有补偿和调整元件集成于芯片上。这样除去了外部的离散元件和一个调整电容节约电路板空间和元器件的费用。
实时时钟用分别的时分秒寄存器跟踪时间日历有分别的日期星期月和年寄存器日历可正确通过2099 年具有自动闰年修正功能。
强大的双报警功能能够被设置到任何时钟日历值上与报警相匹配例如每分钟每个星期二或三月21日上午5:23均可报警能够在状态寄存器中被查询或提供一个硬件的中断IRQ 管脚这是一个重复模式报警容许产生一个周期性的中断。
该器件提供一个备份电源输入脚VBACK 该脚容许器件用电池或大容量电容进行备份供电整个X1205器件的工作电压范围为2.7 V至5.5V X1205的时钟日历部分的工作可降到1.8V(待机模式)。
4、硬件平台构架
X1205芯片模块硬件平台比较简单，集成电路如图1。I2C总线结构，外接32.768KHz的晶体。时钟/控制寄存器的地址范围为0000H～003FH。
图1 X1205时钟芯片
X1，X2：外接石英晶体振荡器端。
IRQ：在应用报警功能时，该引脚输出中断信号，低电平有效。
SCL：由DM365给X1205提供的串行时钟的输入端。
SDA：数据输入/输出引脚。
GND：接地端。
V DD、V BAT：前者为芯片的工作电压，后者为备用电源。在实际应用中，通常可以接成如图二中所示的电路。在V DD与V BAT之间接二极管，在V BAT与地之间接电容。在正常供电情况下，V DD给电容充电。掉电后，电容充当备用电源。在V DD掉电后，备用电源电流小于2μA，电容C用10μF的钽电解质电容亦可。
X1205片内的数字微调寄存器DTR（地址0013H）的第2、1、0三位DTR2、DTR1、DTR0调整每秒钟的计数值和平均ppm误差。DTR2是一个符号位，1为正ppm补偿，0为负补偿。DTR1和DTR0是刻度位，DTR1给出的是10ppm调整，DTR0给出的是20ppm调整。通过这三位可以在-30ppm 至 +30ppm范围内进行调整补偿。模拟微调寄存器ATR（地址0012H）的第5至第0位ATR5、ATR4…和ATR0用来调整片内负载电容。ATR值以补码形式表示，ATR（000000）=11.0pF ，每步调节0.25pF ，整个调整范围从3.25pF至18.75Pf。可以对额定频率提供从+116ppm至-37ppm的补偿。通过对DTR及ATR的调整，可以在+146ppm至-67ppm范围内调整补偿。
电源控制电路认同一个VCC和一个VBACK输入电源控制电路在VCC< VBACK–0.2V时采用VBACK驱动时钟当VCC超过VBACK时切换回VCC给器件供电，如下图2所示；
图2 电源控制
5、软件系统架构
与RTC核心有关的文件有下面6个，结构图如下图3所示：
1、 /drivers/rtc/class.c 这个文件向linux设备模型核心注册了一个类RTC，然后向驱动程序提供了注册/注销接口；
2、/drivers/rtc/rtc-dev.c 这个文件定义了基本的设备文件操作函数，如：open,read等；
3、 /drivers/rtc/interface.c 顾名思义，这个文件主要提供了用户程序与RTC驱动的接口函数，用户程序一般通过ioctl与RTC驱动交互，这里定义了每个ioctl
命令需要调用的函数；
4、 /drivers/rtc/rtc-sysfs.c 与sysfs有关；
5、/drivers/rtc/rtc-proc.c 与proc文件系统有关；
6、/include/linux/rtc.h 定义了与RTC有关的数据结构。
图3 RTC驱动结构模型
有兴趣的可以从内核中逐一找到学习，下面主要讲具体RTC驱动如何实现，RTC驱动是挂载在I2C总线上，I2C总线驱动相关知识参考I2C驱动部分：
RTC驱动设计流程图如下图4所示：
图4 RTC驱动流程图
主要函数及结构体说明
1、函数：static int __init x1205_init(void)
函数功能：驱动的入口函数
函数参数：无
2、函数：static void __exit x1205_exit(void)
函数功能：驱动出口函数
函数参数：无
3、函数：static int x1205_detach(struct i2c_client *client) 函数功能：将驱动脱离I2C总线
函数参数：I2C设备结构体
4、函数：static int x1205_probe(struct i2c_adapter *adapter, int address, int kind) 函数功能：在驱动和适配器匹配成功后，调用此函数进一步完成注册
函数参数：第一个为对应的RTC适配器，第二个设备地址，第三个参数是设备类型
5、函数：static int x1205_set_datetime(struct i2c_client *client, struct rtc_time *tm,
int datetoo, u8 reg_base)
函数功能：设置RTC硬件时间
函数参数：第一个参数为设备结构体，第二个参数为时间结构体，第三个参数是时间类型，第四个是寄存器地址
6、函数：static int x1205_get_datetime(struct i2c_client *client, struct rtc_time *tm,
unsigned char reg_base)
函数功能：获取RTC时硬件间
函数参数：第一个参数为设备结构体，第二个参数为时间结构体，第三个是寄存器地址
1、结构体struct i2c_client {
unsigned int flags; /* div., see below */
unsigned short addr; /* chip address - NOTE: 7bit */
/* addresses are stored in the */
/* _LOWER_ 7 bits */ struct i2c_adapter *adapter; /* the adapter we sit on */
struct i2c_driver *driver; /* and our access routines */
int usage_count; /* How many accesses currently */
/* to the client */
struct device dev; /* the device structure */
struct list_head list;
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct completion released;
};
2、结构体struct rtc_time
{
int sec; /* Seconds (0-59) */
int min; /* Minutes (0-59) */
int hour; /* Hour (0-23) */
int dow; /* Day of the week (1-7) */
int dom; /* Day of the month (1-31) */
int month; /* Month of year (1-12) */
int year; /* Year (0-99) */
};
3、结构体struct i2c_adapter {
struct module *owner;
unsigned int id;
unsigned int class;
struct i2c_algorithm *algo;/* the algorithm to access the bus */ void *algo_data;
/* --- administration stuff. */
int (*client_register)(struct i2c_client *);
int (*client_unregister)(struct i2c_client *);
/* data fields that are valid for all devices */
struct mutex bus_lock;
struct mutex clist_lock;
int timeout;
int retries;
struct device dev; /* the adapter device */
struct class_device class_dev; /* the class device */
int nr;
struct list_head clients;
struct list_head list;
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct completion dev_released;
struct completion class_dev_released;
}
4、结构体static struct i2c_driver x1205_driver = {
.driver = {
.name = "x1205",
},
.id = I2C_DRIVERID_X1205,
.attach_adapter = &x1205_attach,
.detach_client = &x1205_detach,
};
5、结构体static struct rtc_class_ops x1205_rtc_ops = {
.proc = x1205_rtc_proc,
.read_time = x1205_rtc_read_time,
.set_time = x1205_rtc_set_time,
.read_alarm = x1205_rtc_read_alarm,
.set_alarm = x1205_rtc_set_alarm,
};
五、实验步骤
步骤1：编译RTC驱动（在服务器上进行）
从服务器shiyan用户下，将RTC整个文件夹copy至个人用户主目录：
cp -rf /home/shiyan/RTC ~ //注意“~”符号
进入RTC文件夹
cd ~
cd RTC //
执行make命令，成功后会生成davinci_dm365_gpios.ko等文件，如图5所示, 以备步骤2使用。
图5 驱动模块
步骤2：手动加载驱动模块（以下操作在开发板上进行）
在开发板上，运行scp命令将驱动模块copy至当前目录 (请修改相应的用户名称和服务器ip)。
scp st1@192.168.1.108:/home/st1/RTC/rtc-x1205.ko ~ //注意“~”符号
运行模块加载命令insmod rtc-x1205.ko，模块成功加载，如下图6所示；
图6 加载rtc-x1205.ko
步骤3：编写测试程序。（在服务器上进行）
编写测试程序RTC/rtc_test.c，编写好后将编写好的测试程序在服务器上输入命令：
arm_v5t_le-gcc - o rtc_test rtc_test.c
步骤4：调试测试程序。（在开发板上进行）
运行scp命令将驱动模块copy至当前目录 (请修改相应的用户名称和服务器ip)。
scp st1@192.168.1.108:/home/st1/RTC/rtc_test ~ //注意“~”符号
执行测试程序./ rtc_test，根据提示输入1读取当前时间，输入2根据提示设置时间，（先设置年，设置完后换行设置月，依次设置完，最后要多输入一个整数以示完成输入），输入3读取闹钟时间。例如：设置RTC的时间，如下图8所示；
图8 获取RTC时间
步骤5：设置系统时间并写入硬件
可以任意设置RTC时间，首先使用date 121212122016（格式：月日时分年）设置系统时间，然后使用命令hwclock -w把系统时间写入硬件RTC，最后使用命令hwclock -r读取RTC时间，如下图9所示；
图9 设置任意RTC时间
实时时钟设计实验报告
实验报告
源代码： #pragma sfr //使用特殊功能寄存器 #pragma EI //开中断 #pragma DI //关中断 #pragma access //使用绝对地址指令 #pragma interrupt INTTM000 Time //定义时间中断函数为Time #pragma interrupt INTKR OnKeyPress //定义按键中断为OnKeyPress #pragma interrupt INTP5 OnKeyOver //定义INT中断为OnKeyOver void Init_Led(); void InitKey_INTKR(); void Init_Lcd(); void Init_Inter(); void LightOneLed(unsigned char ucNum); void LightOff(); int Count_Day(int month); char i=0; //定义变量i,是切换时间的标志 int key=0; //定义key=0 int temp=1; //用于存放当前月的天数 int temp1=1; int second=0; //默认的秒second=0 int minute=0; //默认的分minute=0 int hour=12; //默认的时hour=12 int day=1; //默认的天day=1 int month=5; //默认的月month=5 int year=2014; //默认的年year=2014 int c_hour=1; //默认的闹钟时=1 int c_minute=1; //默认的闹钟分=1 int buffs[2]; //秒的数码显示缓存区 int buffm[2]; //分的数码显示缓存区 int buffh[2]; //时的数码显示缓存区 int buffday[2]; //天的数码显示缓存区 int buffmonth[2]; //月的数码显示缓存区 int buffyear[4]; //年的数码显示缓存区 int buffmd[4]; //月，天的数码显示缓存区 int buffhm[4]; //时，分的数码显示缓存区 int buffms[4]; //分，秒的数码显示缓存区 int buffch[2]; //闹钟时的数码显示缓存区 int buffcm[2]; //闹钟分的数码显示缓存区 unsigned char Que = 0; //INT中断中间变量 int LCD_num[10]={0X070d,0x0600,0x030e,0x070a,0x0603,0x050b,0x050f,0x0700,0x070f,0x070b};// 数字0~~9的显示码 unsigned char Scond; //…………………………延时函数1……………………// void Delay(int k){ i nt i,j; f or(i=0;i 班级_08网络__ 学号20080611052______ 姓名_袁晓洋__ 七段数码管驱动实验 [实验目的] 深入理解单片机IO口编程原理 掌握七段数码管的原理和驱动方法 掌握7段数码显示编码的方法 [实验内容] 采用单片机的IO驱动共阳极七段数码管，采用灌电流的方式使对应的LED 发光，并采用代码延时的方式实现七段数码管循环显示从0-9的数字，数字变化的间隔大约为1秒钟。 [实验步骤] 在此填写在proteus中的操作步骤，并附绘制的电路图 在此填写keil C51代码并附详细注释 这是一个共阳极七段数码管将端口接至单片机P0 在共阳极接一个电源！及可实现； #include } void delay(int x) //延时X*1ms { int i,j; for(i=0;i 本科实验报告 课程名称：单片机原理与接口技术实验项目：蜂鸣器驱动实验 实验地点：电机馆 专业班级：学号： 学生姓名： 指导教师： 2015年 6 月9 日 蜂鸣器驱动实验 一、实验目的 1、学习输入／输出端口控制方法 2、了解音频发声原理 二、实验说明 本实验是利用89C51端口定时器输出控制端口，驱动扬声器发声，声音的频率高低由延时快慢控制。本实验是利用单片机唱歌的声音控制程序，请用户思考如何修改程序，可以让蜂鸣器发出不同频率，不同长短的声音。 三、实验原理 1、通过单片机控制驱动信号使蜂鸣器发出不同音调的声音，驱动方波的频率越高，音调就越高；驱动方波频率越低，音调越低。由此，我们可以根据驱动方波的频率使蜂鸣器凑出各种音调的声音。 2、由于单片机I/O口的输出电流较小，因此需要三极管放大电路驱动蜂鸣器。 四、主要仪器设备 单片机仿真试验箱，THKL-C51型单片机仿真器，计算机 五、实验内容及步骤 INT1输出音频信号接音频驱动电路，使蜂鸣器的发声。 1、使用单片机最小应用系统和蜂鸣器模块。蜂鸣器模块的短路帽J1插到VCC方向，用导线将INT1接到蜂鸣器输入端。 2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。 3、打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“MUSIC.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。 4、全速运行程序，扬声器周期性的发出“八月桂花开”歌曲。（添加“MUSIC1.ASM”程序为“祝你平安”歌曲） 5、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。（ISP烧录器的使用查看附录二） #include TH0 = 0x4C; //?????? EA=1; ET0=1; TR0=1; //???0???? } void Delay2ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; _nop_(); i = 4; j = 146; do { while (--j); } while (--i); } void Delay100us() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; i = 2; j = 109; do { while (--j); } while (--i); void Delay50ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; i = 3; j = 207; k = 28; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void write_12864com(uchar com) { rs=0; rw=0; Delay100us(); P0=com; e=1; Delay100us(); e=0; Delay100us(); } 嵌入式系统开发实验报告 实验四：实时时钟实验 班级：应电112 姓名：张志可 学号： 110415151 指导教师：李静 实验日期： 2013年9月25日 实验四：实时时钟实验 一、实验目的 1. 了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。 2. 掌握 S3C2410X 处理器的 RTC 模块程序设计方法。 二、实验设备 硬件：Embest ARM 教学实验系统，ULINK USB-JTAG 仿真器套件，PC 机。 软件：MDK 集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。 三、实验原理 1. 实时时钟（RTC） 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，特别是在各种嵌入式系统中用于记录事件发生的时间和相关信息，如通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度高的领域的无人值守环境。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。 RTC 器件与微控制器之间的接口大都采用连线简单的串行接口，诸如 I2C、SPI、MICROWIRE 和CAN 等串行总线接口。这些串口由2～3 根线连接，分为同步和异步。 2. S3C2410X 实时时钟（RTC）单元 S3C2410X 实时时钟（RTC）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。RTC 发送8 位BCD 码数据到CPU。传送的数据包括秒、分、小时、星期、日期、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。 四、实验内容 学习和掌握 Embest ARM 教学实验平台中 RTC 模块的使用，编写应用程序，修改时钟日期及时间的设置，以及使用 EMBEST ARM 教学系统的串口，在超级终端显示当前系统时间。 嵌入式系统实验报告（五） --IO接口驱动 138352019陈霖坤 一实验目的 学习嵌入式Linux操作系统设备驱动的方法。 二实验内容与要求 根据硬件接口资料,实现任意一个设备的基本控制功能,包括驱动程序和用户程序。 三从外设到用户空间 1内核空间与用户空间 Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为0～4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供内核使用，称为“内核空间”。而将较低的3G字节（从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为“用户空间”。内核空间和用户空间都是指虚拟空间，也就是虚拟地址。 这个概念的由来，跟CPU的发展有很大关系，在目前CPU的保护模式下，系统需要对其赖以运行的资料进行保护，为了保证操作系统内核资料，我们把内存空间进行划分，一部分为操作系统内核运行的空间，另一部分是应用程序运行的空间，所谓空间就是内存的地址。在386以前的CPU实模式下，操作系统内核与用户程序的内存空间是不做区分的，也就不存在内核空间和用户空间的说法了。 CPU的保护模式的一个重大特点，也就是硬件直接支持的内存访问模式，虚拟地址空间到物理地址空间的映射。这种工作模式与内核空间用户空间在技术上的相辅相成，也是促成内存空间划分的原因。操作系统为了保护自己不被普通程序的破坏，对内核空间进行了一些定义，比如访问权限，换入换出，优先级等等。也就是说内核空间只允许内核访问，用户程序如果要访问内核空间就需要经过内核的审核。 2ioremap 几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的，通常包括控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类，外设的寄存器通常被连续地编址。根据CPU体系结构的不同，CPU对IO端口的编址方式有两种： （1）I/O映射方式（I/O-mapped） 处理器（如X86）为外设专门实现了一个单独的地址空间，称为"I/O地址空间"或者"I/O 端口空间"，CPU通过专门的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）来访问这一空间中的地址单元。 （2）内存映射方式（Memory-mapped） 嵌入式ARM实时时钟实验报告 实验二实时时钟实验1 实验目的(1) 了解实时时钟在嵌入式系统中的作用；(2) 掌握实时时钟的使用。 2 实验设备(1) S3C2410嵌入式开发板，JTAG仿真器。 (2) 软件：PC机操作系统Win98、Win2000或Windows XP，集成开发环境，仿真器驱动程序，超级终端通讯程序。 3 实验内容(1) 编程实现实时时钟功能，每秒显示实时时钟；(2) 编程实现实时时钟告警功能。 4 实验步骤(1) 参照模板工程，新建一个工程RTC，添加相应的文件，并修改RTC 的工程设置；(2) 创建并加入到工程RTC中；(3) 编写程序每秒钟读取时钟滴答；关键代码如下：old_index=led_index; Uart_Printf; While{ /*每隔1秒更新一次数据*/ if { rtc_get_data; old_index=led_index; /*实时时钟数据为BCD码格式,以16进制显示*/ Uart_Printf; } }; (4) 编写程序实现时间告警功能；关键代码如下; a．首先设置告警时间，如下例程设置每分钟的第5秒告警m_=0x05; rtc_alalm_set; 模式0x41表示使能RTC告警,以及使能秒时钟告警b．注册中断例程，打开中断install_isr_handlerrtc_int_isr）; rINTMSK=; c．中断服务例程中清除中断事件rI_ISPC=BIT_RTC; if *0x20000000=0x0f; else *0x20000000=0xff; alarm_count++; (5) 编译RTC；(6) 运行超级终端，选择正确的串口号，并将串口设置位：波特率、奇偶校验、数据位数和停止位数，无流控，打开串口；(7) 装载程序并运行，如果运行正确，在超级终端中将会显示如图所示内容。图运行结果 5 实验总结通过这次实验我进一步掌握了RTCCON控制 电子课程设计题目：数字时钟 数字时钟设计实验报告 一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图： 图一 数字时钟电路框图 译码器 译码器 译码器 时计数器 (24进制) 分计数器 (60进制) 秒计数器 (60进制) 校 时 电 路 秒信号发生器 四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ?振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ?分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz标准秒脉冲。其电路图如下： 图二秒脉冲信号发生器 （二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下： 实验三 利用MATLAB 进行时域分析 一、实验目的 (1) 学会使用MATLAB 编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； (2) 研究二阶控制系统中，?、?n 对系统动态特性和时域指标的影响； (3) 掌握准确读取动态特性指标的方法； (4) 分析二阶系统闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响； (5) 研究三阶系统单位阶跃响应及其动态性能指标与其闭环极点的关系； (6) 研究闭环极点和闭环零点对高阶系统动态性能的影响； (7) 了解高阶系统中主导极点与偶极子的作用； (8) 了解系统阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应输出曲线之间的联系与差别。 二、实验原理及内容 1. 求系统的特征根 若已知系统的特征多项式D (s)，利用roots ( ) 函数可以求其特征根。若已知系统的传递函数，利用eig ( ) 函数可以直接求出系统的特征根。 2、求系统的闭环根、ζ和ωn 函数damp ( ) 可以计算出系统的闭环根、ζ和?n 。 3、零极点分布图 可利用pzmap()函数绘制连续系统的零、极点图，从而分析系统的稳定性，调用格式为： pzmap(num,den) 【范例3-1】给定传递函数: 2 72436 4523)(2 345234+++++++++=s s s s s s s s s s G 利用下列命令可自动打开一个图形窗口，显示该系统的零、极点分布图，如错误!未找到引用源。所示。 >> num=[3,2,5,4,6]; den=[1,3,4,2,7,2]; pzmap(num,den) title(1Pole-Zero Map1) % 图形标题。 图3- 1 MATLAB 函数零、极点分布图 4、求系统的单位阶跃响应 step ( ) 函数可以计算连续系统单位阶跃响应（impulse( ) 函数可以计算连续系统单位脉冲响应）： step (sys) 或step ( sys , t ) 或step (num , den) 函数在当前图形窗口中直接绘制出系统的单位阶跃响应曲线，对象sys 可以由tf ( )，zpk ( ) 函数中任何一个建立的系统模型。第二种格式中t 可以指定一个仿真终止时间，也可以设置为一个时间矢量（如t ＝0 : dt : Tfinal ，即dt 是步长，Tfinal 是终止时刻）。 如果需要将输出结果返回到MATLAB 工作空间中，则采用以下调用格式： c=step(sys) 此时，屏上不会显示响应曲线，必须利用plot()命令查看响应曲线。plot 可以根据两个或多个给定的向量绘制二维图形。 【范例3-2】已知传递函数为：25 425 )(2++= s s s G 利用以下MATLAB 命令可得阶跃响应曲线如错误!未找到引用源。所示。 >> num=[0,0,25]; den=[1,4,25]; step(num,den) grid % 绘制网格线。 title(1Unit-Step Response of G(s)=25/(s^2+4s+25) 1) % 图像标题 。 ==================主程序================= #include 。#include "ds1302.h" #include "LCD1602.h" void change(); uchar times[9]; uchar date[9]; main() {LCD_init();//LCD初始化 init_1302(time_1302); gotoxy(1,1); LCD_display("Time:"); gotoxy(1,2); LCD_display("Date:"); times[8]='\0';// date[8]='\0'; while(1) {get_1302(time_1302); change(); gotoxy(7,1); LCD_display(times); gotoxy(7,2); LCD_display(date); } } /*=========================== 转换子程序 ===========================*/ void change() { // 时间的转换 times[0]=time_1302[2]/10+'0'; times[1]=time_1302[2]%10+'0'; times[2]=':'; times[3]=time_1302[1]/10+'0'; times[4]=time_1302[1]%10+'0'; times[5]=':'; times[6]=time_1302[0]/10+'0'; times[7]=time_1302[0]%10+'0'; // 日期的转换 date[0]=time_1302[6]/10+'0'; date[1]=time_1302[6]%10+'0'; date[2]='-'; 上海电力学院 嵌入式软件开发基础实验报告 题目：【ARM】实时时钟实验 专业：电子科学与技术 年级： 姓名： 学号： 一、实验目的 1、了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。 2、掌握S3C44B0X 处理器的RTC 模块程序设计方法。 二、实验设备 1、硬件：Embest EduKit-III 实验平台，Embest ARM 标准/增强型仿真器套件，PC 机。 2、软件：Embest IDE Pro ARM 集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。 三、实验内容 学习和掌握 Embest EduKit-III 实验平台中RTC 模块的使用，进行以下操作： 1、编写应用程序，修改时钟日期及时间的设置。 2、使用EMBEST ARM 教学系统的串口，在超级终端显示当前系统时间。 四、实验原理 1. 实时时钟（RTC） 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，特别是在各种嵌入式系统中用于记录事件发生的时间和相关信息，如通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度高的领域的无人值守环境。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。 RTC 器件与微控制器之间的接口大都采用连线简单的串行接口，诸如I2C、SPI、MICROWIRE和CAN 等串行总线接口。这些串口由2～3 根线连接，分为同步和异步。 2. S3C44B0X 实时时钟（RTC）单元 S3C44B0X 实时时钟（RTC）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。RTC 发送8 位BCD 码数据到CPU。传送的数据包括秒、分、小时、星期、日期、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（RTC）单元特性： BCD 数据：秒、分、小时、星期、日期、月份和年份 1、闹钟（报警）功能：产生定时中断或激活系统 2、自动计算闰年 3、无2000 年问题 4、独立的电源输入 5、支持毫秒级时间片中断，为RTOS 提供时间基准 读/写寄存器 访问 RTC 模块的寄存器，首先要设RTCCON 的bit0 为1。CPU 通过读取RTC 模块中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON 和 BCDYEAR 的值，得到当前的相应时间值。然而，由于多个寄存器依次读出，所以有可能产生错误。比如：用户依次读取年（1989）、月（12）、日（31）、时（23）、分（59）、秒（59）。当秒数为1 到59 时，没有任何问题，但是，当秒数为0 时，当前时间和日期就变成了1990 年1 月1 日0 时0 分。这种情况下（秒数为0），用户应该重新读取年份到分钟的值（参考程序设计）。 单片机电子时钟课程设 计实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】 《单片机原理与应用》课程设计 总结报告 题目：单片机电子时钟（带秒表）的设计 设计人员：张保江江润洲 学号： 班级：自动化1211 指导老师：阮海容 目录 1.题目与主要功能要求 (2) 2.整体设计框图及整机概述 (3) 3.各硬件单元电路的设计、参数分析及原理说明 (3) 4.软件流程图和流程说明 (4) 5.总结设计及调试的体会 (10) 附录 1.图一：系统电路原理图 (11) 2.图二：系统电路 PCB (12) 3.表一：元器件清单 (13) 4.时钟程序源码 (14) 题目：单片机电子时钟的设计与实现 课程设计的目的和意义 课程设计的目的与意义在于让我们将理论与实践相结合。培养我们综合运用电子课程中的理论知识解决实际性问题的能力。让我们对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立完成某些单片机应用系统的开发和设计打下一个坚实的基础。 课程设计的基本任务 利用89C51单片机最小系统，综合应用单片机定时器、中断、数码显示、键盘输入等知识，设计一款单片机和简单外设控制的电子时钟。 主要功能要求 最基本要求 1)使用MCS-51单片机设计一个时钟。要求具有6位LED显示、3个按键输入。 2)完成硬件实物制作或使用Pruteus仿真（注意位驱动应能提供足够的电流）。 3)6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒(各占用2位)，采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959后又变成000000。 4)使用3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒加到59后再按键即变为00；小时加到23后再按键即变为00。在调校时均不向上一单位进位 (例如分加到59后变为00，但小时不发生改变)。 5) 软件设计必须使用MCS-51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法，也不得使用其他时钟芯片。 6）设计八段数码管显示电路并编写驱动程序，输入并调试拆字程序和数码显示程序。7）掌握硬件和软件联合调试的方法。 8）完成系统硬件电路的设计和制作。 9）完成系统程序的设计。 10）完成整个系统的设计、调试和制作。 16?16点阵LED电子显示屏的设计 摘要：文章介绍了基于单片机AT89C51的16?16点阵LED电子显示屏的设计。分别阐述了显示屏显示的基本原理，硬件设计、控制方法及其程序的实现。经过调试和分析，设计的结果能够实现对汉字的静态和动态显示，动态显示的内容有多种方式，同时又可通过上位机更新显示的内容。 关键字：AT89C51；16?16点阵；LED；显示屏 一绪论 LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。 1 LED点阵显示屏概述 LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。 目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。 2 LED显示屏控制技术状况 显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。 微机原理及应用课程设计任务书 20 xx －20 xx 学年第 x 学期第 xx 周－ xx 周 题目实时日历时钟显示系统的设计 内容及要求 内容：实时日历时钟显示系统 要求：设计一个实时日历时钟显示系统的程序。用“年/月/日”，“时：分：秒”（都是两位）的形式连续显示系统时间 进度安排 课程设计内容时间分配 方案论证1天 分析、设计、调试、运行3天 检查、整理、写设计报告、小结1天 合计5天 学生姓名： xx 指导时间： xxxx 指导地点： xxxx 任务下达任务完成 考核方式 1.评阅√ 2.答辩√ 3.实际操作□ 4.其它□指导教师系（部）主任 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 此次微机原理课程设计要求设计一个实时日历时钟显示系统。 本程序利用DOS中断2AH号功能调用取系统年月日,再逐个显示各数据,利用2CH号功能调用取系统时间，逐个显示各数据。用“时：分：秒”（都是两位）的形式连续显示系统时间，并利用计算机提供的软件调试工具对所编写程序进行调试，记录下整个调试分析的过程与运行结果。 任务安排： 主程序： xx：主体程序和流程设计 xx：日历调用显示系统 xx：时间调用显示系统 子程序： xx：显示两位数字的子程序 一、课程名称 (2) 二、课程内容及要求 (2) 三、小组组成 (2) 四、设计思路 (3) 五、程序流程图及介绍 (4) 六、调试 (5) 七、总结 (7) 八、参考资料 (9) 附录 (9) 一、课程名称：实时日历时钟显示系统的设计 二、课程内容及要求 课程内容：实时日历时钟显示系统 要求：设计一个实时日历时钟显示系统的程序。用“年/月/日”，“时：分：秒”（都是两位）的形式连续显示系统时间 三、小组组成： 成员： xx， xx， xx， xx 任务安排： 主程序： xx：主体程序和流程设计 xx：日历系统 xx：时间系统 子程序： xx：显示两位数字的子程序 一、实验要求 1、用vhdl编程，实现10进制计数器 2、用vhdl编程，实现60进制计数器 3、用vhdl编程，实现数字时钟，时、分、秒、毫秒分别显示在数码管上。 4、实现可调数字时钟的程序设计，用按键实现时、分、秒、毫秒的调整。 二、实验原理 用VHDL，行为级描述语言实现实验要求。思路如下： 1、分频部分：由50MHZ分频实现1ms的技术，需要对50MHZ采取500000分 频。 2、计数部分：采用低级影响高级的想法，类似进位加1的思路。对8个寄存器进 行计数，同步数码管输出。 3、数码管输出部分：用一个拨码开关控制显示，当sw0=0时，四位数码管显示 秒、毫秒的计数。当sw0=1时，四位数码管显示时、分得计数。 4、调整部分：分别用四个按键控制时、分、秒、毫秒的数值。先由一个开关控制 计数暂停，然后，当按键按下一次，对应的数码管相对之前的数值加1,，通过按键实现时间控制，最后开关控制恢复计数，完成时间调整。 5、整个实现过程由一个文件实现。 三、实验过程 各个引脚说明： Clk:50MHZ SW:数码管切换，SW=’0’时，数码管显示为秒，毫秒。SW=’1’时，数码管显示为时，分。 SW1:暂停与启动。SW1=’0’时，时钟启动，SW=’1’时，时钟暂停。 SW2:时钟调整接通按钮，当SW2=’0’时，不进行调整，当SW=’1’时，通过按键调整时间。 KEY0：毫秒调整，按一次实现+1功能 KEY1：秒调整，按一次实现+1功能 KEY2：分调整，按一次实现+1功能 KEY3：时调整，按一次实现+1功能 Q0;第一个数码管 Q1; 第二个数码管 Q2: 第三个数码管 Q3: 第四个数码管 1、源代码如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity paobiao is port(clk,sw,key0,key1,key2,key3,sw1,sw2:in std_logic; q0:out std_logic_vector(6 downto 0); q1:out std_logic_vector(6 downto 0); q2:out std_logic_vector(6 downto 0); q3:out std_logic_vector(6 downto 0)); end paobiao; architecture behave of paobiao is signal cntt1 :integer range 0 to 10; signal cntt2 :integer range 0 to 10; signal cntt3 :integer range 0 to 10; signal cntt4 :integer range 0 to 6; signal cntt5 :integer range 0 to 10; signal cntt6 :integer range 0 to 10; signal cntt7 :integer range 0 to 10; signal cntt8 :integer range 0 to 6; 一、实验内容： 设计一个数字时钟，显示范围为00：00：00~23：59：59。通过5个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置（调节时钟）和时钟运行（正常运行）状态；开关K2用于切换修改时、分、秒数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定闹钟，闹钟同样可以设定初值，并且设定好后到时间通过蜂鸣器发声作为闹铃。 选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能。 二、实验电路及功能说明 1602显示器电路（不需接线） 电子音响电路 按键说明： 按键键名功能说明 K1 切换键进入设定状态 K2 校时依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒, 年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出 设置状态 K3 加1键调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒, 年,月,日,时间的时,分,秒的数字三、实验程序流程图： 四、实验结果分析 定时程序设计： 单片机的定时功能也是通过计数器的计数来实现的，此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每经过1个机器周期的时间，计数器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶体，则计数频率为1MHz，即每过1us的时间计数器加1。这样可以根据计数值计算出定时时间，也可以根据定时时间的要求计算出计数器的初值。MCS-51单片机的定时器/计数器具有4种工作方式，其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对特殊功能寄存器的编程，可以方便的选择定时器/ 计数器两种工作模式和4种工作方式。 定时器/计数器工作在方式0时，为13位的计数器，由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所构成。TLX低5位溢出则向THX进位，THX计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TFX. 当定时器/计数器工作于方式1，为16位的计数器。本设计师单片机多功能定时器，所以MCS-51内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。 实时时钟实现的基本方法： 这次设计通过对单片机的学习、应用，以A T89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它主要通过51单片机综合仿真实验仪实现，通过1602能够准确显示时间，调整时间，它的计时周期为24小时,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。主要实现功能为显示时间，时间校准调时(采用手动按键调时)，闹铃功能（设置定时时间，到点后闹铃发出响声）。通过键盘可以进行校时、定时。闹铃功能使用I/O 口定时翻转电平驱动的无源蜂鸣器。本文主要介绍了工作原理及调试实现。 四个按键K1、K2、K3、K4、一个蜂鸣器。 1602显示时钟、跑表。 时钟的最小计时单位是秒，但使用定时器的方式1，最大的定时时间也只能达到131ms。我们可把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒。而计数20次可以用软件实现。 秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积，计满20次，即得到秒计时。从秒到分，从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。要求每满1秒，则“秒”单元中的内容加1；“秒”单元满60，则“分”单元中的内容加1；“分”单元满60，则“时”单元中的内容加1；“时”单元满24，则将时、分、秒的内容全部清零。 实时时钟程序设计步骤： 先对系统进行初始化，如：LCD1602初始化，DS1302初始化等，然后才能进入主显示模块，即可在LCD1602上看到相应的信息。对于LCD1602的初始化，主要是对开启显示屏，清屏，设置显示初始行等操作。DS1302的初始化主要是先开启写功能，然后写入一个初始值。 本系统采用的是LCD1602液晶显示器，由于其是本身带有驱动模块的液晶屏，所以对于LCD1602操作程序可分为开显示、设置显示初始行、写数据和清屏等部分。LCD1602的写命令程序和写数据程序分别以子程序的形式写在程序里，以便主程序中的调用。 （1）选择工作方式，计算初值； （2）采用中断方式进行溢出次数累计； （3）计时是通过累加和数值比较实现的； （4）时钟显示缓冲区：时钟时间在方位数码管上进行显示，为此在内部RAM中要设置显示缓冲区，共6个地址单元。显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值； （5）主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来； （6）中断服务程序：进行计时操作； （7）加1子程序：用于完成对时、分、秒的加操作，中断服务程序在秒、分、时加1时共有三种条调用加1子程序，包括三项内容：合字、加1并进行十进制调整、分字。 程序说明： 按K1按键进入设定状态 按K2,依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒,年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出设置状态按K3,调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒,年,月,日,时间的时,分,秒的数字 LCD第二排中间显示小喇叭，表示启用闹钟功能，无则禁止闹钟功能（可在调整状态进行设置）正常状态,LCD上排最前面显示自定义字符,LCD下排最前面闪动"_" 设置状态,LCD上排最前面显示"P",下排最前面在设置闹钟时间时显示"alarm_",其它状态显示 单片机实验报告 实验一：输出端口应用实验 实验作者：王锦锋实验成绩： 专业班级/学号：应用电子（1）班1006010141 合作者：邹凯专业班级/学号：应电（1）班1006010101 指导教师： 实验时间：2012-3-14 驱动七段LED数码管的实验 一、实验目的 1.学习Proteus软件的使用方法 2.学习Keil软件的使用方法 3.学习端口输出的使用方法 4.掌握延时程序的设计 二、实验说明 1、如下图所示，由P0驱动七段LED数码管，其中使用220欧姆电阻器作为限流电阻。 2、七段LED数码管上所显示的数字从0到9循环不停。每隔0.5s变化一次。 3、 三、硬件原理图及程序设计 （一）硬件原理图设计 （二）程序流程图设计 开始 声明驱动信号数组 声明延迟函数 顺序显示数字 （三）程序设源代码 七段LED数码管从9开始显示，递减到0，再从头开始 #include #define uint unsigned int uchar code pattern_P2[]= { 0x98,0x80,0xf8,0x83,0x92,0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0//数字9，8，7，6，5，4，3，2，1，0 }; uchar code pattern_P3[]= { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7c,0x07,0x7f,0x67 }; void DelayMS(uint x) { uchar t; for(x=0;x<1000;x++) { for(t=0;t<125;t++); } } 从0开始显示到9；再递减到0，然后从头开始 #include 七段数码管驱动实验报告
单片机实验报告-蜂鸣器驱动实验
51定时器和lcd12864做的实时时钟显示(附图)
实时时钟实验报告
嵌入式系统IO驱动实验报告
嵌入式ARM实时时钟实验报告
数字时钟设计实验报告
北京科技大学控制实验报告
基于ds1302的51单片机简易实时时钟-1602显示-源程序
嵌入式软件开发基础实验报告 实时时钟
单片机电子时钟课程设计实验报告
LED点阵显示屏实验报告
实时日历时钟显示系统的设计
FPGA可调数字时钟实验报告
单片机综合实验报告51电子时钟
显示器的实验报告