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1、. . .TFT-LCD的指针式时钟设计毕业论文目 录第1章绪论11.1引言11.2选题背景1第2章指针式时钟显示设计硬件环境简介22.1 DMAVR-128开发板结构图22.2 ATmega128简介22.3 系统设计模块62.3.1 系统电源模块62.3.2 单片机及时钟和复位模块72.3.3 单片机的I/O 接口82.3.4 蜂鸣器发声模块82.3.5 DS1302 实时时钟模块92.3.6 TFT 高质量彩屏液晶显示模块92.3.7 ISP下载接口和JTAG 调试接口模块10第3章指针式时钟硬件模块设计113.1 设计要求113.2硬件设计方案113.3 关键模块设计113.3.1 D
2、S1302实时时钟芯片113.3.2 TFT液晶显示模块15第4章系统软件设计174.1 软件环境介绍174.1.1 AVR Studio开发平台174.1.2 ICCAVR 平台174.2 DMAVR-128指针式日历时钟程序184.2.1 程序框图184.2.2 源程序184.3 DS1302实时时钟芯片驱动程序244.3.1 程序框图244.3.2 源程序244.4 TFT液晶读写相关函数及初始化函数等30第5章系统调试与注意事项545.1 调试注意事项545.1.1 开发板操作规545.1.2 开发板供电及设置545.1.3 开发板测试545.1.4 ISP 工具使用545.1.5 J
3、TAGICE 等仿真器工具使用545.1.6 外设安装555.2 设计成果展示55结 论56致 谢57参 考 文 献58附录A 译文59附录B 外文原文65.参考资料.第1章 绪论1.1 引言随着人们生活水平和工作节奏的提高，传统的时钟已不能满足人们的需求。现代的电子时钟不仅需要数字电路技术，而且需要模拟电路技术和单片机技术。与机械式时钟相比已经具有更高的准确性和直观性，且元机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。AVR单片机是近10年来发展起来的新型的、基于增强型RISC结构的单片机。AVR在运行速度，存储器空间，部功能模块的集成化，以串行接口为主的外围扩展，适合使用高级语言编程
4、。Tmega128是ATMEL公司megaAVR系列单片机中的一款。此单片机支持多种方式的程序下载与烧写，包括高压并口方式、ISP方式和JTAG下载方式。彩屏TFT型液晶一直在我们日常生活中也经常用到，比如我们常见的MP3、MP4和手机等，我们可以通过DMAVR-128完成对TFT液晶进行控制。实现一个功能强大的指针式时钟显示设计。1.2 选题背景在现代都市的快节奏影响下，人们对于电子时钟的选择多为数字式，阿拉伯数字的简洁直观，让时间显示一目了然，满足了绝大多数人的需求。在一些时间的测量方面，有着不可替代的作用。可是另一方面，闲暇之余，各种设计精美的指针式电子也满足了人们一定的需求，人们也倾向
5、于将自己的手机或电脑待机或屏保设置成精美的指针式电子时钟。或者说有一些长辈，习惯于传统钟表，指针式时钟能很完美地满足他们的需求。AVR单片机是近10年来发展起来的新型的、基于增强型RISC结构的单片机。AVR在运行速度，存储器空间，部功能模块的集成化，以串行接口为主的外围扩展，适合使用高级语言编程彩屏TFT型液晶一直在我们日常生活中也经常用到，比如我们常见的MP3、MP4和手机等，我们可以通过DMAVR-128完成对TFT液晶进行控制。实现一个功能强大的指针式时钟显示设计。第2章 指针式时钟显示设计硬件环境简介2.1 DMAVR-128开发板结构图下图为DMAVR-128型AVR单片机学习开发
6、板的功能框图。该系统板主要包括外接电源输入接口、3.3V稳压模块、USB供电和USBISP接口、AVR单片机、DS1302模块、RS232接口、PS2接口、外围I/O接口、8位发光LED、蜂鸣器、18B20温度传感器、步进电机模块、红外模块、SD卡模块、矩阵键盘、独立键盘、数码管显示模块、1602液晶接口、12864液晶接口、TFT彩屏液晶接口、DAC模块等。实物原理模块图说明如下：图 21实物原理模块图2.2 ATmega128简介产品特点 高性能、低功耗的 AVR 8 位微处理器 先进的 RISC 结构 133 条指令 大多数可以在一个时钟周期完成 32 x 8 通用工作寄存器 + 外设控
7、制寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器 非易失性的程序和数据存储器 128K 字节的系统可编程Flash寿命: 10,000 次写/ 擦除周期 具有独立锁定位、可选择的启动代码区通过片的启动程序实现系统编程真正的读- 修改- 写操作 4K字节的EEPROM寿命: 100,000 次写/ 擦除周期 4K 字节的部SRAM 多达64K 字节的优化的外部存储器空间 可以对锁定位进行编程以实现软件加密 可以通过SPI 实现系统编程 JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容) 遵循JTAG 标准的边界扫描功能 支持扩展的片调试 通过J
8、TAG 接口实现对Flash, EEPROM, 熔丝位和锁定位的编程 外设特点 两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器 具有独立预分频器的实时时钟计数器 两路8 位PWM 6路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM 输出比较调制器 8路10 位ADC8 个单端通道7 个差分通道2 个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道 面向字节的两线接口 两个可编程的串行USART 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口 具有独立片振荡器的可编程看门狗定时器 片模拟比较器 特殊的处理器特点 上电复位以及
9、可编程的掉电检测 片经过标定的RC 振荡器 片/ 片外中断源 6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby 模式 可以通过软件进行选择的时钟频率 通过熔丝位可以选择ATmega103 兼容模式 全局上拉禁止功能 I/O 和封装 53个可编程I/O 口线 64引脚TQFP 与 64 引脚 MLF 封装、 工作电压 2.7 - 5.5V ATmega128L 4.5 - 5.5V ATmega128 速度等级 0 - 8 MHz ATmega128L 0 - 16 MHz ATmega128图 22 ATmega128 的引脚图
10、23 ATmega128方框图2.3 系统设计模块2.3.1 系统电源模块系统电源模块提供整个开发板的电源，该开发板支持USB接口和外接电源供电，使用USB供电显得尤其方便，一条USB线即可供电。开发板支持3.3V系统和5V系统，板上集成5V到3.3V的电压稳压芯片ASM1117-3，可以通过跳线自由选择，确定使用何种电压，对于低功耗场所使用提供了方便，有助于项目开发的使用。图 24 系统电源模块2.3.2 单片机及时钟和复位模块该系统板单片机的设计是以AVR单片机ATmega128的管脚设计的，因此所有与ATmeaga128A单片机管脚兼容的AVR单片机都可以适用于该板。该系统板初始配置给用
11、户是ATmeaga128A单片机。该学习开发板的所有实验都是以ATmeaga128A为目标芯片，该单片机主要吸收了PIC单片机以及51单片机的优点，同时在结构上做了重大的改革，其主要特征如下：1）程序存储器为价格低廉、可擦写1万次以上、指令长度单元为16位的Flash ROM，而数据存储器为8位。因此它还是属于8位单片机。2）采用CMOS技术和RISC架构，实现了高速(50ns)、低功耗(uA级)、Sleep(休眠)功能。3）工作电压2.7V-5.5V。4）高度，采用可多次烧可写的Flash存储器，并且具有多重密码保护锁定(Lock)功能，可多次升级，并快速完成产品的商业化。5） 超功能精简指
12、令，具有32个通用工作寄存器(相当于8051中的32个累加器)，克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象。6）128KB的超大Flash程序存储空间、4KB的部RAM数据存储空间以及4KB的EEPROM非易失性数据存储器。7）53个可编程I/O口，输入输出可控，并置上拉电阻。8）2个8位和2个16位定时/计数器，具有独立的预分频功能，除了可以实现普通的定式和计数功能外，还具有输入捕捉以及产生PWM输出等功能。9）程序写入器件时，可以使用并行写入(用编程器方式)或者串行写入(ISP或者JTAG方式)以及在应用下载方式(IAP方式)，通过JTAG设备，可以在电路板上直接烧写和调试程序。10）片集成晶
13、体振荡器，可以通过熔丝位配置来选择。11）全双工且性能优良的异步串行USART接口2个，单独的波特率产生器。12）片集成模拟比较器和10位8通道ADC转换器。13）低功耗的闲置和睡眠模式。14）掉电模式可用中断来唤醒。15）片还集成了可以擦写10万次的EEPROM数据存储器，可以保存固定的参数，提高了系统的性。该系统板外接晶振采用7.3728MHZ作为系统时钟，方便与PC进行通信。复位模块采用电阻电容共同构成的，一个独立的复位按键可以提供手动复位功能。2.3.3 单片机的I/O 接口单片机的53个I/O口全部由插针引出，可以由用户自己定义使用，方便了用户的扩展。2.3.4 蜂鸣器发声模块蜂鸣器
14、的控制是通过单片机I/O口控制实现的，主要是由一个PNP型三极管9012和蜂鸣器连接构成，并有一个发光二极管进行指示。图 25 蜂鸣器模块2.3.5 DS1302 实时时钟模块DS1302实时时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，主要特点是采用串行数据传输，采用普通32.768kHz晶振，工作电压为2.5V5.5V，DS1302部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。采用I/O口与DS1302连接，通过AVR单片机控制，实现部数据的读取，开发板没有提供电池供电功能。实时时钟数据
15、可以显示在数码管、液晶等显示设备上。图 26 DS1302模块2.3.6 TFT 高质量彩屏液晶显示模块彩屏采用1.8寸大小，分辨率为主屏128x160副屏96x64 大小的TFT彩屏，模组为TX05D99VM1AAA，显示控制核心为HD66772和HD66774S，该模组支持8/9/16/18 位数据总线，总线格式为80CPU 格式，在DMAVR-128 开发板中，接口固定使用8 位数据总线。通过单片机对TFT 的控制，可以在TFT 任意位置显示字符、汉字或者显示任意大小的图形(最大尺寸小于屏幕分辨率尺寸)，还可以通过GUI 函数，在液晶屏幕上进行打点画线或者绘图。图 27 TFT-LCD显示模块2.3.7 ISP下载接口和JTAG 调试接口模块ISP
