基于嵌入式系统的LCD电子时钟设计

目录前言 (1)第一章课题目标及总体方案 (2)第二章系统设计 (3)1、系统结构原理 (3)2、硬件组成与设计 (4)3、软件组成与设计 (4)第三章实验结果 (5)心得体会 (5)参考文献 (5)附录 (6)前言嵌入式系统反映了当代最新的技术水平。

嵌入式系统不仅和一般的PC机上的应用系统不同，就是针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间差别也很大。

嵌入式系统一般功能单一，简单而且兼容性方面要求不高，但是在大小和成本方面限制较多。

在本实验中以arm7处理器S3C44B0X和液晶显示屏LRH9J515XA STN/BW为基础，设计实现了带农历的实时时钟电路。

当有外部中断产生时，串口与S3C44B0X进行通信，实现更改时钟时间，且应用公历转农历的算法，实现将农历时间实时显示在LCD上。

另外还具有闹铃、星期提示功能，基本上能够满足人们的需求。

关键字：arm7 S3C44B0X LCD 农历串口第一章课题目标及总体方案一、目的●了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。

●掌握S3C44B0X处理器的RTC模块程序设计方法。

●初步掌握液晶显示屏的使用及其电路设计方法。

●掌握S3C44B0X处理器的LCD控制器的使用。

●通过实验掌握液晶显示文本和图形的方法以及程序设计的方法。

二、设备1. 硬件：Embest EDUKIT —Ⅱ/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 2004集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP操作系统。

三、内容通过运用S3C44B0X的RTC模块、串口模块和LCD模块，编写应用程序，在LCD上实时显示当前时间及农历时间。

四、研究方法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. 连接PC和Embest EDUKIT —Ⅱ/Ⅲ实验箱，进行整个实验环境搭建。

第二章系统设计1、系统结构原理图本实验电子时钟的设计主要是将RTC模块中的时间传到LCD上进行实时显示；此外，通过串口与PC机通信，设置RTC模块中当前时间及报警时间，并把当前公历时间转换为农历时间一起在LCD上进行显示，其结构框图如右图所示：PC 串口RTC模块LCD显示2、硬件组成与设计2.1 实时时钟RTC模块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，RTC发送8位BCD码数据到CPU。

传送的数据包括秒、分、时、星期、日期、月份和年份。

RTC单元时钟源频率由外部32.768 kHz晶振提供，可以实现闹钟（报警）功能及时间片中断、置0计数功能。

2.2 串口通信模块S3C44B0X串行通信单元UART提供2个独立的异步串行通信口，皆可工作于中断和DMA模式。

最高波特率达115200b/s。

每个UART单元包含一个16字节FIFO，用于数据接收和发送。

此外，每个UART模块还包含可编程波特率、红外发送/接收、1个或2个停止位、5/6/7/8位数据宽度和奇偶校验。

通过初始化好串口，与RTC进行通信，来设置RTC当前时间及报警时间。

2.3 液晶显示LCD模块S3C44B0X处理器集成了LCD控制器，支持4位单扫描、4位双扫描和8位单扫描工作方式。

处理器使用内部RAM区作为显示缓存，并支持屏幕水平和垂直滚动显示。

数据的传送采用DMA（直接内存访问）方式，以达到最小延迟。

根据实际硬件水平和垂直像素点数、传送数据位数、时间线和帧速率方式等进行编程，以支持多种类型的显示屏。

LCD控制器主要液晶屏显示数据的传送、时钟和各种信号的产生与控制功能。

3、软件组成与设计3.1 读写RTC模块S3C44B0X内部集成了RTC模块，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的时间值。

还可以往这些寄存器里写值以设置当前的时间值。

3.2 串口通信UART模块采用S3C44B0X的UART模块，利用PC机进行当前时钟时间和时钟报警时间的设置。

其通信协议如下：首先S3C44B0X发送字符串命令询问是否要设置报警时间值，若回复'y'或'Y',则从PC机上的键盘上发送报警时间值传递给报警寄存器ALMYEAR、ALMMON、ALMDAY、ALMHOUR、ALMMIN、ALMSEC；然后，S3C44B0X发送命令询问是否要重新设置当着时间，若回复'y'或'Y'，则发送新的时间值到BCDYEAR、BCDMON、BCDDAY、BCDHOUR、BCDMIN、BCDSEC，从而实现对报警时间及当前时钟时间的设置。

程序流程图如下：3.3 农历显示设计S3C44B0X中RTC模块中没有提供农历的时间信息，因此采用公历转农历的方式来显示农历信息。

公历转农历的算法是：首先建立公历年对应的农历数据，将其存入数组中，然后查找数组，实现公历到农历的转换并在LCD上显示。

公历转农历算法框图如下所示：3.4 液晶屏LCD显示设计使用液晶屏显示最基本的是像素控制数据的使用。

像素控制数据的存放与传送形式决定了显示的效果。

图形显示可以直接使用像素控制函数实现。

把像素控制数据按一定形式存入即可实现字符显示。

本项目通过调用字符显示函数，将读取的实时时钟显示在LCD屏幕上。

第三章实验结果心得体会通过本次的实验操作，不仅使我深刻体会打了嵌入式系统的广阔的应用前景，而且也是我对课本知识的一次较深的回顾与体悟。

温故而知新，只有通过自己动手操作才能掌握真正的技术。

在有限的课时内我们掌握的知识也是相当有限的，我们对嵌入式系统的硬件和软件的基本原理，特点有了更深的认识。

这些知识对于本次实验是不够的。

我自己查找了许多资料，同时也参考了过去的课题，取长补短。

经过不断的努力，在老师和同学们的帮助之下，我顺利的完成了课程设计，对嵌入式系统的硬件/软件有了更深的了解，也深入掌握了嵌入式系统设计的基本方法，达到了预期的目的。

不仅这一次，以后我要更加努力的学习嵌入式系统，以期能够有更大的进步。

参考文献1. 林志琦ARM微控制器与液晶屏接口的研究[J]. 长春大学学报，2010，20(2):71-74.2. 耿辉.S3C44B0X数据手册,2006.3. 田泽ARM7嵌入式开发实验与实践北京：北京航空航天大学出版社20104. 郑丽丽, 谢磊, 李清宝. 一种公历到农历日期转换算法的实现[ J]. 微计算机信息, 2005, 21( 2): 74- 76.5. 石熊基于ARM9的带农历实时时钟LCD显示设计[ D] 陕西西安电子科技大学20116.EL-ARM-830 实验系统的资源介绍，2000.附录1.电路原理图S3C44B0X处理器的LCD控制器框图2.主要程序代码/******************************************************************** ************************ File：lcd.c* Author: embest* Desc：LCD control and display functions* History:********************************************************************* ************************/#include "lcd.h"#include "bmp.h"#include "44b.h"#define XWIDTH 6#define LCD_STN256_COLOR#define ASCII6x8UINT32T g_unLcdActiveBuffer[LCD_YSIZE][LCD_XSIZE/4]; volatile extern int data[]={0x2012,0x12,0x17,0x2,0x12,0x30,0x00}; volatile extern char *f_szdate[8] = {"","Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Satu rday"};extern UINT8T g_ucAscii8x16[];extern const UINT8T g_ucHZK16[];void lcd_init(void) //LCD初始化函数{rDITHMODE = 0x12210;rDP1_2 = 0xa5a5;rDP4_7 = 0xba5da65;rDP3_5 = 0xa5a5f;rDP2_3 = 0xd6b;rDP5_7 = 0xeb7b5ed;rDP3_4 = 0x7dbe;rDP4_5 = 0x7ebdf;rDP6_7 = 0x7fdfbfe;rLCDCON1 =(0x0)|(2<<5)|(MVAL_USED<<7)|(0x3<<8)|(0x3<<10)|(CLKVAL_C OLOR<<12);rLCDCON2 = (LINEVAL)|(HOZVAL_COLOR<<10)|(10<<21);rLCDCON3 = 0;rLCDSADDR1 = (0x3<<27) | ( ((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer>>22)<<21 ) | M5D((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer>>1);rLCDSADDR2 = M5D((((unsignedint)g_unLcdActiveBuffer+(SCR_XSIZE*LCD_YSIZE))>>1)) | (MVAL<<21);rLCDSADDR3 = (LCD_XSIZE/2) |( ((SCR_XSIZE-LCD_XSIZE)/2)<<9 );rREDLUT =0xfdb96420; // 1111 1101 1011 1001 0110 0100 0010 0000rGREENLUT=0xfdb96420; // 1111 1101 1011 1001 0110 0100 0010 0000rBLUELUT =0xfb40; // 1111 1011 0100 0000rLCDCON1=(0x1)|(2<<5)|(MVAL_USED<<7)|(0x3<<8)|(0x3<<1 0)|(CLKVAL_COLOR<<12);rPDATE=rPDATE&0x0e;lcd_clr();}void lcd_clr(void){UINT32T i;UINT32T *pDisp = (UINT32T*)g_unLcdActiveBuffer;for (i = 0; i < (SCR_XSIZE * SCR_YSIZE / 4); i++){*pDisp++ = ALLWHITE;}}void lcd_disp_ascii8x16(UINT16T x0, UINT16T y0, UINT8T ForeColor, UINT8T * s) //字符串显示函数{UINT16T i,j,k,x,y,xx;UINT8T qm;UINT32T ulOffset;INT8T ywbuf[16],temp[2];for( i = 0; i < strlen((const char *)s); i++ ){if( (UINT8T)*(s+i) >= 161 ){temp[0] = *(s + i);temp[1] = '\0';return;}else{qm = *(s+i);ulOffset = (UINT32T)(qm) * 16; //Here to be changed tomorrowfor( j = 0; j < 16; j ++ ){ywbuf[j] = g_ucAscii8x16[ulOffset + j];}for( y = 0; y < 16; y++ ){for( x = 0; x < 8; x++ ){k = x % 8;if( ywbuf[y] & (0x80 >> k) ){xx = x0 + x + i*8;LCD_PutPixel(xx, y + y0, (UINT8T)ForeColor);}}}}}}void lcd_disp_hz16(UINT16T x0, UINT16T y0, UINT8T ForeColor, UINT8T *s) //汉字显示函数{UINT16T i,j,k,x,y,xx;UINT8T qm,wm;UINT32T ulOffset;INT8T hzbuf[32],temp[2];for( i = 0; i < strlen((const char*)s); i++ ){if( ((UINT8T)(*(s+i))) < 161 ){temp[0] = *(s+i);temp[1] = '\0';break;}else{qm = *(s+i) - 161;wm = *(s + i + 1) - 161;ulOffset = (UINT32T)(qm * 94 + wm) * 32;for( j = 0; j < 32; j ++ ){hzbuf[j] = g_ucHZK16[ulOffset + j];}for( y = 0; y < 16; y++ ){for( x = 0; x < 16; x++ ){k = x % 8;if( hzbuf[y * 2 + x / 8] & (0x80 >> k) ){xx = x0 + x + i * 8;LCD_PutPixel( xx, y + y0, (UINT8T)ForeColor);}}}i++;}}}void rtc_init(void) //时钟模块RTC初始化函数{rRTCCON = 0x01; // R/W enable, 1/32768, Normal(merge), No reset// set the default data for RTCrBCDYEAR = data[0];rBCDMON = data[1];rBCDDAY = data[2]; // SUN:1 MON:2 TUE:3 WED:4 THU:5 FRI:6 SAT:7rBCDDATE = data[3];rBCDHOUR = data[4];rBCDMIN = data[5];rBCDSEC = data[6];// set the test data for RTCrALMYEAR = 0x12;rALMMON = 0x12;rALMDAY = 0x17;rALMHOUR = 0x12;rALMMIN = 0x32 ;rALMSEC = 0x00+1;rRTCCON = 0x0; // R/W disable, 1/32768, Normal(merge), No reset}void rtc_read(void) //读当前时间函数{while(1){// read the data from RTC registersif(rBCDYEAR == 0x99)data[0] = 0x1999;elsedata[0] = 0x2000 + rBCDYEAR;data[1] = rBCDMON;data[2] = rBCDDAY;data[3] = rBCDDATE;data[4] = rBCDHOUR;data[5] = rBCDMIN;data[6] = rBCDSEC;// display the default timeuart_printf("\r Set Default Timeat %02x-%02x-%02x %s",data[0],data[1],data[2],f_szdate[data[3]]);uart_printf(" %02x:%02x:%02x\n\r",data[4],data[5],data[6]);}}int BCDToD(int a) //将BCD码转换为十进制数据{int b=0;b+=((a>>12)*1000+((a>>8)&0x0f)*100+((a&0xf0)>>4)*10+(a&0x0f) );return b;}void rtc_tick_test(void) //设置RTC时间片中断{// enable rtc_tick interruptrRTCALM = 0x7f;pISR_RTC = (unsigned int) rtc_int;rINTMSK = ~(BIT_GLOBAL|BIT_RTC);pISR_TICK = (unsigned)rtc_tick;rINTMSK = ~(BIT_GLOBAL|BIT_TICK);rTICINT = 127+(1<<7); // START}void rtc_tick(void) //RTC时间片中断函数{rI_ISPC = BIT_TICK;rtc_read();}void rtc_int(void) //RTC报警中断函数{UINT8T i;rI_ISPC = BIT_RTC;for(i=0;i<25;i++){beep(1);delay(100);beep(0);}}/******************************************************************** ************************** File：main.c* Author: embest* Desc： c main entry* History:********************************************************************* ************************/#include "lcd.h"#include "bmp.h"extern void lcd_test();void Main(void);void lcd_test(void);volatile int data[];volatile char *f_szdate[];typedef struct _hjz{ //带有年、月、日的结构体int year;int month;int day;int reserved;} hjz;unsigned int lunar200y[199] = { //与阳历对应的农历时间信息0x04AE53,0x0A5748,0x5526BD,0x0D2650,0x0D9544,0x46AAB9,0x056A4D,0x09AD42,0x24AEB6,0x04AE4A,/*1901-1910*/0x6A4DBE,0x0A4D52,0x0D2546,0x5D52BA,0x0B544E,0x0D6A43,0x296 D37,0x095B4B,0x749BC1,0x049754,/*1911-1920*/0x0A4B48,0x5B25BC,0x06A550,0x06D445,0x4ADAB8,0x02B64D,0x0957 42,0x2497B7,0x04974A,0x664B3E,/*1921-1930*/0x0D4A51,0x0EA546,0x56D4BA,0x05AD4E,0x02B644,0x393738,0x092E4 B,0x7C96BF,0x0C9553,0x0D4A48,/*1931-1940*/0x6DA53B,0x0B554F,0x056A45,0x4AADB9,0x025D4D,0x092D42,0x2C95 B6,0x0A954A,0x7B4ABD,0x06CA51,/*1941-1950*/0x0B5546,0x555ABB,0x04DA4E,0x0A5B43,0x352BB8,0x052B4C,0x8A953 F,0x0E9552,0x06AA48,0x6AD53C,/*1951-1960*/0x0AB54F,0x04B645,0x4A5739,0x0A574D,0x052642,0x3E9335,0x0D9549, 0x75AABE,0x056A51,0x096D46,/*1961-1970*/0x54AEBB,0x04AD4F,0x0A4D43,0x4D26B7,0x0D254B,0x8D52BF,0x0B5 452,0x0B6A47,0x696D3C,0x095B50,/*1971-1980*/0x049B45,0x4A4BB9,0x0A4B4D,0xAB25C2,0x06A554,0x06D449,0x6ADA 3D,0x0AB651,0x093746,0x5497BB,/*1981-1990*/0x04974F,0x064B44,0x36A537,0x0EA54A,0x86B2BF,0x05AC53,0x0AB64 7,0x5936BC,0x092E50,0x0C9645,/*1991-2000*/0x4D4AB8,0x0D4A4C,0x0DA541,0x25AAB6,0x056A49,0x7AADBD,0x02 5D52,0x092D47,0x5C95BA,0x0A954E,/*2001-2010*/0x0B4A43,0x4B5537,0x0AD54A,0x955ABF,0x04BA53,0x0A5B48,0x652B BC,0x052B50,0x0A9345,0x474AB9,/*2011-2020*/0x06AA4C,0x0AD541,0x24DAB6,0x04B64A,0x69573D,0x0A4E51,0x0D26 46,0x5E933A,0x0D534D,0x05AA43,/*2021-2030*/0x36B537,0x096D4B,0xB4AEBF,0x04AD53,0x0A4D48,0x6D25BC,0x0D2 54F,0x0D5244,0x5DAA38,0x0B5A4C,/*2031-2040*/0x056D41,0x24ADB6,0x049B4A,0x7A4BBE,0x0A4B51,0x0AA546,0x5B52 BA,0x06D24E,0x0ADA42,0x355B37,/*2041-2050*/0x09374B,0x8497C1,0x049753,0x064B48,0x66A53C,0x0EA54F,0x06B244,0 x4AB638,0x0AAE4C,0x092E42,/*2051-2060*/0x3C9735,0x0C9649,0x7D4ABD,0x0D4A51,0x0DA545,0x55AABA,0x056 A4E,0x0A6D43,0x452EB7,0x052D4B,/*2061-2070*/0x8A95BF,0x0A9553,0x0B4A47,0x6B553B,0x0AD54F,0x055A45,0x4A5D3 8,0x0A5B4C,0x052B42,0x3A93B6,/*2071-2080*/0x069349,0x7729BD,0x06AA51,0x0AD546,0x54DABA,0x04B64E,0x0A57 43,0x452738,0x0D264A,0x8E933E,/*2081-2090*/0x0D5252,0x0DAA47,0x66B53B,0x056D4F,0x04AE45,0x4A4EB9,0x0A4 D4C,0x0D1541,0x2D92B5 /*2091-2099*/};int monthTotal[13] = {0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365}; hjz toLunar(hjz solar){ //将阳历转换为农历函数int year = solar.year,month = solar.month,day = solar.day;int bySpring,bySolar,daysPerMonth;int index,flag;hjz lunar;if( ((lunar200y[year-1901] & 0x0060) >> 5) == 1)bySpring = (lunar200y[year-1901] & 0x001F) - 1;elsebySpring = (lunar200y[year-1901] & 0x001F) - 1 + 31;bySolar = monthTotal[month-1] + day - 1;if( (!(year % 4)) && (month > 2))bySolar++;if (bySolar >= bySpring) {//阳历日在春节后（含春节那天）bySolar -= bySpring;month = 1;index = 1;flag = 0;if( ( lunar200y[year - 1901] & (0x80000 >> (index-1)) ) ==0)daysPerMonth = 29;elsedaysPerMonth = 30;while(bySolar >= daysPerMonth) {bySolar -= daysPerMonth;index++;if(month == ((lunar200y[year - 1901] & 0xF00000) >> 20) ) {flag = ~flag;if(flag == 0)month++;}elsemonth++;if( ( lunar200y[year - 1901] & (0x80000 >> (index-1)) ) ==0)daysPerMonth=29;elsedaysPerMonth=30;}day = bySolar + 1;}else {//阳历日在春节前bySpring -= bySolar;year--;month = 12;if ( ((lunar200y[year - 1901] & 0xF00000) >> 20) == 0)index = 12;elseindex = 13;flag = 0;if( ( lunar200y[year - 1901] & (0x80000 >> (index-1)) ) ==0)daysPerMonth = 29;elsedaysPerMonth = 30;while(bySpring > daysPerMonth) {bySpring -= daysPerMonth;index--;if(flag == 0)month--;if(month == ((lunar200y[year - 1901] & 0xF00000) >> 20))flag = ~flag;if( ( lunar200y[year - 1901] & (0x80000 >> (index-1)) )==0)daysPerMonth = 29;elsedaysPerMonth = 30;}day = daysPerMonth - bySpring + 1;}lunar.day = day;lunar.month = month;lunar.year = year;if(month == ((lunar200y[year - 1901] & 0xF00000) >> 20)) lunar.reserved = 1;elselunar.reserved = 0;return lunar;}void Main(void){sys_init(); /* Initial 44B0X's Interrupt,Port and UART */ uart_printf("\n\rLCD display Test Example(please look at LCD screen)\n");lcd_show();while(1);}void lcd_show(void){lcd_init();rtc_init();while (1){lcd_clr();rtc_tick_test();chardate[]={BCDToD(data[0])/1000+48,BCDToD(data[0])/100%10+48,BCDToD(data[0])/10%10+48,BCDToD(data[0])%10+48,'-', BCDToD(data[1])/10%10+48,BCDToD(data[1])%10+48,'-',BCDToD(data[2])/10%10+48,BCDToD(data[2])%10+48,' ','\0'};chartime[]={BCDToD(data[4])/10%10+48,BCDToD(data[4])%10+48,':', BCDToD(data[5])/10%10+48,BCDToD(data[5])%10+48,':',BCDToD(data[6])/10%10+48,BCDToD(data[6])%10+48,'\0'};hjz solar={BCDToD(data[0]),BCDToD(data[1]),BCDToD(data[2])};hjz lunar=toLunar(solar);char Lunardate[]={(lunar.year)/1000+48,(lunar.year)/100%10+48,(lunar.year)/10%10+48,(lunar.year)%10+48,'-',(lunar.month)/10%10+48,(lunar.month)%10+48,'-',(lunar.day)/10%10+48,(lunar.day)%10+48,' ','\0'};lcd_disp_hz16(20,10,BLUE,"LCD电子时钟实验");lcd_disp_hz16(90,35,BLUE,"北京时间:");//lcd_disp_ascii8x16(10,24,GREEN-55,"ShenZhen Embest Info&Tech Co.,LTD");lcd_disp_ascii8x16(90,60,BLUE,date);lcd_disp_ascii8x16(180,60,BLUE,f_szdate[data[3]]);lcd_disp_ascii8x16(90,85,BLUE,time);lcd_disp_hz16(90,110,BLUE,"农历");lcd_disp_ascii8x16(90,135,BLUE,Lunardate)；LCD_D_ON;delay(3000);}}31。