基于STM32的万年历设计Word下载.docx

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XX（时：

分：

秒），当时间计数为：

23：

59：

59时将刷新为：

00：

00。

1.功能描述

1.1设计要求

1.具有数字时钟功能。

2.具有简单日历功能。

3.具有手动校准时间功能。

4.具有闰年识别功能。

1.2RTC（实时时钟）简介

实时时钟是一个独立的定时器。

RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。

修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

RTC模块和时钟配置系统（RCC_BDCR寄存器）是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后RTC的设置和时间维持不变。

系统复位后，禁止访问后备寄存器和RTC，防止对后备区域（BKP）的意外写操作。

执行以下操作使能对后备寄存器和RTC的访问：

1.设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位来使能电源和后备接口

时钟。

2.设置寄存器PWR_CR的DBP位使能对后备寄存器和RTC的访问。

当我们需要在掉电之后，又需要RTC时钟正常运行的话，单片机的VBAT脚需外接3.3V的锂电池。

当我们重新上电的时候，主电源给VBAT供电，当系统掉电之后VBAT给RTC时钟工作，RTC中的数据都会保持在后备寄存器当中。

野火STM32开发板的VBAT引脚接了3.3V的锂电。

3.STM32自带了RTC时钟计数器，从0开始计数到232。

每一个计数代表秒计数，每六十个计数代表分计数，以此类推。

24（小时）*60（分钟）*60（秒钟）=86400代表一天的计数时间。

假设当前计数为count，count/86400得到计数的天数，根据这个得到年月日。

Count%86400得到时分秒。

4.根据1中得到的年月日时分秒，进行计算的程序有：

闰年判断，星期几计算，当前月有多少天等等。

另外，秒表为RTC一秒钟定时计数

1.3设计方案的选择

1.3.1可选择的芯片方案

整个系统用STM32F103VE单片机作为中央控制器，由单片机执行采集内部RTC值，时钟信号通过单片机I/O口传给LCD12864，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LCD12864的显示及相关的控制功能。

系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。

方案一:

采用89C51芯片

采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

采用AT89S52芯片

片内ROM全都采用FlashROM；

能以3V的超底压工作；

同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

不使用时钟芯片，而直接用AT89S52单片机来实现电子万年历设计。

AT89S52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000余次。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。

这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。

方案三：

采用STM32单片机

STM32是一个低功耗，高性能32位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。

主要性能有：

与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：

0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。

从单片机芯片主要性能角度出发，本数字电子钟单片机芯片选择设计采用方案采用STM32F103VE。

1.3.2显示模块选择方案和论证：

方案一：

采用ILI9341LED液晶显示屏

采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见，显示质量高，没有电磁辐射，可视面积大，应用范围广，画面效果好，数字式接口，匀称小巧，功耗小。

方案二：

采用点阵式数码管显示

动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。

利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。

显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。

调整参数可以实现较高稳定度的显示。

动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.

采用LED数码管动态扫描

LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案一，既ILI9341LED显示。

1.3.3时钟芯片的选择方案和论证：

直接采用单片机定时计数器

直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。

采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。

所以不采用此方案。

采用DS1302时钟芯片实现时钟

采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.

采用STM32的RTC定时器

由于STM32自带了实现计时功能的RTC时钟计数器，可以直接使用。

1.3.4电路设计最终方案

综上各方案所述,对本课题方案选定:

采用STM32F103VE作为主控制芯片;

STM32自带的RTC提供时钟;

LCD液晶显示作为显示。

1.4电源电路

本设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源。

从硬件实物设计简易程度与经费方面考虑，用两节电压值大小2.5V干电池与电路电压源引脚相连接即可达到硬件设计要求。

即本设计可采用两节电压值大小2.5V干电池做硬件电路电压源。

为了方便改写程序，本次实验采用USB线连接电脑进行操作。

1.5按键电路

本设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。

单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求。

2.硬件设计

2.1设计组成框图

电脑

图设计的组成框图

2.2STM32F103VE实验板

STM32F103系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。

该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：

小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能。

分为三大类：

LD（小于64K），MD（小于256K），HD（大于256K），STM32F103VET6类属第三类。

STM32F103ZET6芯片介绍：

●基于ARMCortex-M3核心的32位微控制器,LQFP-144封装.

●512K片内FLASH（相当于硬盘）,64K片内RAM（相当于内存）,片内FLASH支持在线编程（IAP）.

●高达72M的频率,数据,指令分别走不同的流水线,以确保CPU运行速度达到最大化.

●通过片内BOOT区,可实现串口下载程序（ISP）.

●片内双RC晶振,提供8M和32K的频率.

●支持片外高速晶振（8M）,和片外低速晶振（32K）.其中片外低速晶振可用于CPU的实时时钟,带后备电源引脚,用于掉电后的时钟行走.

●42个16位的后备寄存器（可以理解为电池保存的RAM）,利用外置的纽扣电池,和实现掉电数据保存功能.

●支持JTAG,SWD调试.配合廉价的J-LINK,实现高速低成本的开发调试方案。

●多达80个IO（大部分兼容5V逻辑）,4个通用定时器,2个高级定时器,2个基本定时器,3路SPI接口,2路I2S接口,2路I2C接口,5路USART,一个USB从设备接口,一个CAN接口,SDIO接口,可兼容SRAM,NOR和NANDFlash接口的16位总线-FSMC。

●3路共16通道的12位AD输入,2路共2通道的12位DA输出.支持片外独立电压基准.

●CPU操作电压范围:

2.0-3.6V

2.3USB线

USB开发涉及主机和设备，为了避免开发驱动程序，使用Windows自带的驱动程序。

所以设备枚举成HID类设备。

USB鼠标就是标准的USB-HID设备。

不过操作系统阻止了应用程序直接访问USB鼠标返回的报告。

所以本例使用自定义HID设备。

一来免去了开发驱动程序，二来自定义的HID设备应用程序和设备可以自由收发数据（仅指数据内容）。

USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

USB接口即插即用和热插拔功能。

USB接口可连接127种外设，如鼠标和键盘等。

USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。

USB版本经历了多年的发展，到如今已经发展为3.0版本。

对于大多数工程师来说，开发USB2.0接口产品主要障碍在于：

要面对复杂的USB2.0协议、自己编写USB设备的驱动程序、熟悉单片机的编程。

这不仅要求有相当的VC编程经验、还能够编写USB接口的硬件（固件）程序。

所以大多数人放弃了自己开发USB产品。

为了将复杂的问题简单化，西安达泰电子特别设计了USB2.0协议转换模块。

USB20D模块可以被看作是一个USB2.0协议的转换器，将电脑的USB2.0接口转换为一个透明的并行总线，就象单片机总线一样。

从而几天之内就可以完成USB2.0产品的设计。

2.4液晶显示器LCD控制器简介

LCD液晶显示器（LiquidCrystalDisplay:

LCD）的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。

LCM（LCDModule）即LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器件，连接，控制与驱动等外围电路，PCB电路板，背光源，结构件等装配在一起的组件。

由于液晶显示屏功耗低、体积小，承载的信息量大，因而被广泛用于信息输出、与用户进行交互。

由于STM32内部没有集成专用的液晶屏和触摸屏的控制接口，所以在显示面板中应自带含有驱动芯片的驱动电路（液晶屏和触摸屏的驱动电路是独立的），STM32芯片通过驱动芯片来控制液晶屏和触摸屏。

以本实验3.2寸液晶屏（240*320）为例，它使用ILI9341芯片控制液晶屏，通过XPT2046芯片控制触摸屏。

LCD为非发光性的显示装置，它需要借助背光源才能达到显示功能，LED控制器就是用来控制液晶屏中的LED背光源。

2.4.1液晶显示器在内部电路结构上主要构成

1.驱动板（也叫主板）：

主要是用以接收、处理从外部送进来的模拟（VGA）或者数字（DVI）视频信号，并通过屏线送出信号去控制液晶屏（PANEL）正常工作。

驱动板上含有MCU单元，它是液晶显示器的检测控制中心和大脑。

2.电源板：

用于将90～240V的交流电压转变为12V、5V、3V等的直流电供给显示器工作。

3.背光板（也叫高压板）：

用于将主板或电源板输出的12V的直流电压转变为PANEL需要的高频的1500～1800V的高压交流电，用于点亮PANEL的背光灯。

电源板和背光板有时会做在一起也就是所谓的电源背光二合一板。

4.液晶屏：

液晶显示用模块，它是液晶显示器的核心部件，其包含液晶板和驱动电路。

其中,液晶屏是液晶显示器内部最为关键的部件，它对液晶显示器的性能和价格具有决定性的作用。

2.4.2IL19341控制器结构

液晶屏的控制芯片内部结构非常复杂，最主要的是位于中间GRAM（GraphicsRAM），可以理解为显存。

GRAM中每个存储单元都对应着液晶面板的一个像素点。

它右侧的各种模块共同作用把GRAM存储单元的数据转化成液晶面板的控制信号，使像素点呈现特定的颜色，而像素点组合起来则成为一幅完整的图像。

接口与MCU进行通讯,MUC通过8080接口与ILI9341进行通讯，从而访问它的控制寄存器（CR）、地址计数器（AC）、及GRAM。

2.4.3像素点的数据格式

图像的像素点是由红、绿、蓝三原色组成，三原色根据其深浅程度被分为0~255个级别，它们按不同比例的混合可以得出各种色彩。

ILI9341最高能够控制18位LCD，为了传输方便一般采用16位的控制模式。

2.4.4给整个屏幕上色

再次回到ILI9341_Init函数，它调用完ILI9341_REG_Config（）初始化了液晶屏后，向ILI9341发送了一个命令——写GRAM内容，即后面发送的数据都被解析为显示到屏幕像素点的数据。

代码中使用for循环把语句ILI9341_Write_Data（GBLUE）执行了320*240次，即把所有像素点都显示为GBLUE颜色。

3.软件设计

3.1程序流程框图

图时间调整程序流程图

3.2字模的创建

使用字模III-增强版v3.91软件来制作中文字库。

打开软件，点击“自动批量生成字库”按钮选项，点击选择“二级汉字库”按钮。

在“源字体”选项里面做如下设置，需要注意的是大小问题，因为我们本次的设计目标是实现16*16的汉字，所以在此选择小四字体。

设置好之后如下点击“开始转换进程”按钮.就会在安装目录下或者你设置好的目录下生成.c后缀的字库文件。

对LCD显示来说，只要能够在指定的位置描写制定颜色的点，那么就能够很好地根据汉字字模信息来描写汉字。

在此，为了能够更好的清楚字模的取向和高低位的排列顺序，可以现先在pc测试刚才制作好的库文件。

回到“字模III-增强版v3.91”软件，采用与之前同样的方式生成bin格式的字库文件（即“生成格式”选项设置为“bin文件格式”）。

在软件安装目录下会生成Font.dat文件,我们用“WinHex”软件查看他的具体内容，与刚才制作的.c字库的文件内容是一致的。

最后将生成的汉字字库拷贝到SD卡根目录下并重命名为“HZLIB.bin”。

3.3程序的设计

一共三个任务：

主处理任务、触摸屏任务、秒更新任务。

voidApp_UCGUI_TaskCreate（void）

{

CPU_INT08Uos_err;

os_err=os_err;

Clock_SEM=OSSemCreate

（1）;

//建立秒更新中断的信号量

//硬件平台初始化

BSP_Init（）;

//主处理任务---------------------------------------------------------

os_err=OSTaskCreateExt（AppTaskUserIF,

（void*）0,

（OS_STK*）&

AppTaskUserIFStk[APP_TASK_USER_IF_STK_SIZE-1],

APP_TASK_USER_IF_PRIO,

（OS_STK*）&

AppTaskUserIFStk[0],

APP_TASK_USER_IF_STK_SIZE,

OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;

//触摸屏任务---------------------------------------------------------

os_err=OSTaskCreateExt（AppTaskKbd,

（void*）0,

（OS_STK*）&

AppTaskKbdStk[APP_TASK_KBD_STK_SIZE-1],

APP_TASK_KBD_PRIO,

AppTaskKbdStk[0],

APP_TASK_KBD_STK_SIZE,

OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;

//秒更新任务

os_err=OSTaskCreateExt（Clock_Updata,

Clock_Updata_Stk[Clock_Updata_STK_SIZE-1],

Clock_Updata_PRIO,

Clock_Updata_Stk[0],

Clock_Updata_STK_SIZE,

}

万年历中的时间用的是STM32自带的RTC实时时钟。

3.4程序设计

3.4.1界面背景初始化。

staticvoidAppTaskUserIF（void*p_arg）

（void）p_arg;

INT8Uerr;

//界面初始化

GUI_Init（）;

//ucgui初始化

_ExecCalibration（）;

/*触摸屏校准*/

GUI_SetBkColor（GUI_WHITE）;

//设置背景色

GUI_SetColor（GUI_GRAY）;

//设置前景色

GUI_Clear（）;

//清屏

Lcd_show_bmp（0,0,"

/RTC.bmp"

）;

//显示万年历背景

GUI_SetFont（&

GUI_FontHZ_SimSun_16）;

GUI_DispStringAt（"

一"

15,47）;

//显示星期一

二"

44,47）;

//显示星期二

三"

73,47）;

//显示星期三

四"

102,47）;

//显示星期四

五"

131,47）;

//显示星期五

GUI_SetColor（GUI_RED）;

//用红字显示周末

六"

160,47）;

//显示星期六

日"

189,47）;

//显示星期日

to_tm（RTC_GetCounter（）,&

s_time）;

//根据RTC时钟得到万年历时间的初值，注意，这个值是根据用户查询万年历变化

GUI_Font16_1）;

//设置英文字体

GUI_DispDecAt（s_time.tm_year,4,13,4）;

//显示万年历的年份

//设置中文字体

GUI_DispString（"

年"

//显示年

GUI_DispDec（s_time.tm_mon,2）;

//显示万年历的月份