多功能电子时钟

摘要

随着科学技术的不断发展，电子时钟已经成为一种普遍的工艺了。日常生活中到处可见。电子时钟的设计有很多种，普遍的电子时钟是基于单片机用汇编语言做成的扩展。ARM功能也一样且更精确。本文是详细介绍基于ARM上做成的电子时钟。这个电子时钟的硬件是用LPC2103板， 8个按键和8个数码管组成的键盘显示板，还有LED灯当成闹铃使用。此时钟还可以当成秒表使用。这是一个基于ARM实现多功能的电子时钟。

关键词：ARM；数码显示管；按键；LED灯；

目录

前言3第一章概述 4 1.1 电子时钟概述 4 第二章工作原理 5 2.1系统框图 5 2.2时钟的工作原理与功能 5 第三章硬件电路设计 6 3.1键盘显示板的电路设计 6 3.12数码管的电路设计 8 3.12键盘电路设计 8 3.14蜂鸣器电路的设计 8 3.15LPC2103的电路设计 9 第四章软件设计 11 4.1软件设计 11 第五章调试过程 18

5.1调试过程 18 5.2 总结 18 附录 18 参考文献 20

谢辞 20

前言

时钟是人们生活中必不可少的一种工具，更是更是在人类生产，生活，学习等多个领域得到广泛的应用。然而随着时间的推移，尤其是在现在科技的发达，生活水平高，什么都讲究效率的年代。人们不仅对时钟的精度要求高，而且对时钟的功能的要求也越来越多。时钟已不仅仅是一种用来显示时间的工具，而是在很多实际应用中它还需要能够实更多的其他功能。比如日历显示功能，秒表功能，闹钟功能，温度或湿度的测量电压测量等。时钟数字化给人们的生活带来了极大的方便，而且也大大地扩展了钟表原先的保湿功能。诸如定时自动报警，按时自动闹铃，定时广播，各种定时电气的自动启用等。这些功能都是一钟表数字化为基础的。可以说设计多功能数字时钟的意义已不不只在于数字时钟本身，更大的意义在于多功能数字时钟在许多实时控制系统中的应用。在很多实际应用中，只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，便可以得到实施控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

怎样让时钟更好的为我们服务？怎样让时钟更符合实际应用的需求？这就要求人们不断设计出新型时钟，不断设计出适合实际应用的多功能时钟。本设计方案正是根据以上所述并结合日常生活中对时钟功能需求的分析，运用ARM编写技术，设计出一个适合日常生活需要的多功能数字时钟。此多功能数字时钟除了传统的显示时间功能之外还有日历功能以及秒表及定时闹钟功能。

第一章概述

1.1 电子时钟概述

加入世贸组织以后，中国会面临激烈的竞争。这种竞争将是一场技实力、管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存。于是我们在学习ARM基础上，要会做成多功能的时钟。

电子时钟是要用硬件和软件组成。现在设计的电子时钟的硬件由LPC2103，键盘显示板和蜂鸣器组成，软件由基于ARM编写程序。LPC2103是一个基于支持实时仿真的16/32位ARM7 TDMI-S CPU的微控制器，并带有32kB的嵌入高速Flash 存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。较小的封装和极低的功耗使LPC2103适用于访问控制器和POS 机等小型应用系统中；由于内置了宽范围的串行通信接口（2个UART、SPI、SSP 和2个I2C）和8KB的片内SRAM，LPC2103也适合用在通信网关和协议转换器中。32/16位定时器、增强型10位ADC、定时器输出匹配PWM特性、多达13个边沿、

电平触发的外部中断、32条高速GPIO，使得LPC2103微控制器特别适用于工业控制和医疗系统中。键盘显示板是用按键控制LED数码管的显示。不同的按键及不同的按键次数已表明不同的功能使数码管显示不同功能。键盘显示板有5个排针，分别是要来接电源，地，输入数据引脚，检测按键引脚，输入位码和段码的引脚。蜂鸣器是输入低电平就鸣叫的。键盘显示板和蜂鸣器都是用LPC2103的CPU控制数据的。

第二章工作原理

2.1系统框图

系统是以LPC2103为核心，由按键向2103输入信号，向LED显示板和蜂鸣器发送信号。系统的基本工作的框图如图2.1.

图2.1系统框图

2.2时钟的工作原理与功能

用接在电脑上的串口线与电源线接到LPC2103上，并用导线把LPC2103上的P0.4，P0.5，P0。6与键盘显示板连接。P0.4引脚为SCK(SPI0)功能P0.5为GPIO 的功能。P0.6引脚设置为MSOI(SPI0)功能还要把LPC2103上P0.16引脚与蜂鸣器连接。键盘显示板与蜂鸣器各接上电源线和地线。运行程序时，数据输入，利用74LS164译码器给数码管。在LPC2103开发系统中，均采用了 8 位数码管动态扫描显示。它将所数码管的 8 个段线相应地并接在一起，并接到LPC2103的P0.4 口，由P0.4口控制字段输出。各位数码管的共阴极由LPC2103的 P0.6 口控制Q20－Q27 来实现 8 位数码管的位输出控制。如图2.1这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选第几位数码管工作，称为位码。

由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，在同一刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8 位数码管将显示相同的字符。若要各数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位显示字符的字型码。这样在同一时刻，只有选通

的那一位显示出字符，而其它各位则是熄的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。

图2.12数码管电路图

这个时钟有如下的功能如下一是显示时间，则当开始运行时就会是显示定时的时间。如果想改变时间了就按下按键KEY2，则是分钟加或减 1.如果按下按键KEY3，则是小时加或减1。当你在按下按键KEY1时则是显示日历，如果按下按键KEY4，则是天数加或减1.如果按下按键KEY5，则是月数加或减1。如果你再按下按键KEY1则是实现秒表，按下按键KEY7，则是启动秒表，如果再按下按键KEY7就会停止。如果想要从新开始计时，只要按下按键KEY8，就可以使秒表复位。如果你再按下按键KEY1，你就可以定时，时间到了蜂鸣器就会响。当然，你想加或减了，就有你自己决定了。为了方便，我们把按键KEY6设计成方向键。它默认为是加1的，当你想减1时，你只要在按一下按键KEY6即可。