数 字 时 钟
课 程 设 计 报 告
课程设计名称：系 别：姓 名：班 级：学 号：成 绩：指 导 教 师 ：开 课 时 间 ： 数 字 时 钟 系 _ _
_
2015-2016 学年 二 学期
目 录
一．引言 .................................................................................................................................... 1
1.1系统背景 ...................................................................................................................... 1 1.2 系统功能 ..................................................................................................................... 1 二．系统总体方案 .................................................................................................................... 2
2.1MKL25Z128VLK4微控制器介绍 ................................................................ 2 2.2系统硬件框图 .......................................................................................................... 2 三．系统硬件设计 ............................................................................................................... 3
3.1定时器（TPM）模块 ............................................................................................ 3
3.1.1计时器/定时器的工作原理 ............................................................................. 3 3.1.2 TPM模块功能概述 ........................................................................................... 3 3.2 串行通信（UART）模块 ......................................................................................... 4
3.2.1串行通信RS-232总线标准 ............................................................................. 4 3.2.2MAX232芯片进行电平转换基本原理 ............................................................... 4 3.3液晶显示模块 .............................................................................................................. 5 3.4单片机（MCU）模块 .................................................................................................... 7
3.4.1 MC9S08AW60单片机性能概述 ......................................................................... 7
四．软件设置 ............................................................................................................................ 8
4.1主函数（main.c） ...................................................................................................... 8 4.2中断子程序（isr.c） .............................................................................................. 10 4.3LCD子程序(lcd.c) .................................................................................................... 12 4.4定时器（timer.c） .................................................................................................. 15 4.5 定时器/脉宽调制子程序（tpm.c） ....................................................................... 16 4.7运行结果 .................................................................................................................... 28 五．总结 .................................................................................................................................. 28 参考文献 .................................................................................................................................. 29
一．引言
1.1系统背景
电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。基于单片机设计的数字钟精确度较高， 因为在程序的执行过程中， 任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。
数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便[4]。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。 1.2 系统功能
本次课程设计的主要任务是设计一个时钟计数器，也就是要做一个秒表，能够计数，并且按照我们平时的时间计数格式显示，当我们按下某个计数按键时候，这个计数系统就一秒一秒的计数，当计数到59秒就进位，显示分钟的部分加1，当计数分钟的数字显示到59，同样要进位，这时候时钟部分加1，如此循环下去。当我们再次按下此按键时候，计数器暂停计数，此时显示器也就暂停在那个时候不再计数了，并且显示当前计数时间。LCD 显示器要求每显示一次就刷新一次，或者刷新频率更高些。
1
二．系统总体方案
2.1MKL25Z128VLK4微控制器介绍
飞思卡尔在2010年飞思卡尔技术论坛（FTF2010）美国站推出了Kinetis系列微控制器。面向领域不同，Kinetis系列基于ARM Cortex-M内核陆续推出了Kinetis K系列、L系列、M系列、W系列。目标应用领域是智能电表、传感器控制网络、工业控制、数据采集等。
本课程设计使用MKL25Z128VLK4微控制器，它是Kinetis L 系列，其CPU核是Cortex-M0+处理器，Kinetis L系列命名格式为：
Q KL## A FFF R T PP CC (N) M KL25 Z 128 V LK 4
MCU的硬件最小系统是指可以使内部程序运行所必须的最低规模的外围电路，也可以包括写入器接口电路。一般情况下，MCU的硬件最小系统由电源、晶振及复位等电路组成。随着Flash存储器制造技术的发展，硬件最小系统把写入器的接口电路也包含在其中。 2.2系统硬件框图
KL系列MCU是以AMBA总线规范为架构SOC。一般来说，AMBA架构包含高性能系统总线 和低速、低功耗的外设总线。 系统总线AHB是负责连接ARM内核、DMA 控制器、片内存储器或其他需要高带宽的模块。外设总线APB则是用来连接系统的外围慢速模块，其协议规则相对系统总线AHB来说较为简单，它与系统总线AHB之间则通过总线桥（Bus bridge）相连，期望能減少系统总线的负载.
图2.2 KL系列MCU体系结构图
2