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1、 -目录摘要1第一章绪论21.1 课题的背景及研究意义21.1.1 课题来源及背景21.1.2 课题研究意义21.2国外研究状况31.3研究容及论文组织结构3第二章嵌入式系统及ARM基本知识概述52.1 嵌入式系统概述52.1.1 嵌入式系统的简介52.1.2 嵌入式系统的组成52.1.3 嵌入式系统的应用与发展62.2 ARM嵌入式微处理器62.2.1 ARM嵌入式微处理器62.2.2 ARM微处理器系列62.3 ARM Cortex-M4处理器72.4 MK60DN512ZVLQ10芯片简介82.4.1 K60的引脚功能82.4.2 K60硬件最小系统的测试方法9第三章系统硬件设计103.
2、1 系统设计结构图103.2 硬件电路设计工具103.3 系统硬件电路设计113.3.1 ARM Cortex-M4控制器件电路113.3.2 LCD液晶显示电路123.3.3 LED数码管显示电路133.3.4 电源电路13第四章系统软件设计与程序调试154.1 软件设计154.1.1 软件设计原理框图154.1.2 软件程序164.2 程序调试184.2.1 IAR集成开发环境简介184.2.2 调试的主要方法184.2.3 调试过程中遇到的问题18第五章结束语21参考文献21致22附录123附录225 可修编基于ARM Cortex-M4的LED与LCD显示模块的实现摘要：本设计选用以A
3、RM Cortex-M4为核的MK60DN512ZVLQ10芯片作为CPU的总控制器，并通过对硬件电路和软件编程的设计，结合LED数码管和LCD液晶显示屏来实现显示。通过程序对MK60进行控制使四位LED数码管上实现年份和日期的交替显示；再通过程序编写实现对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，最后用LCD1602液晶显示屏进行显示，并显示年、月、日的汉字；并且可以通过一个自锁开关来进行对年、月、日、周、时、分、秒进行位选和对应位的自动调节。该设计简便实用，能够对年、月、日、周、时、分、秒进行有效的实时计时和实时显示，并且能实现LED数码管和LCD液晶显示屏的同步显示。关键词：ARM Corte
4、x-M4；LED数码管；LCD1602；自锁开关；数字钟LED andLCDmoduledisplay based on ARM Cortex-M4FanGuangxing(School of Information Engineering, Xian University of Arts and Science,Xian 710065,China）Abstract：This design used to ARM Cortex-M4 for kernel MK60DN512ZVLQ10 chip as the CPU controller, and through the design of
5、hardware circuit and software programming, to achieve the display with LED digital tube and a liquid crystal display .Through the program of MK60 for control of the four LED digital tube to achieve the date and year that turn, and then through the programming to achieve the year, month, day, week, h
6、ours, minutes, seconds on the clock, and on the LCD1602 display,And displays the Chinese characters, the year, the month, the day.And through a self-locking switch to achieve to place selection and the corresponding position of the automatic adjustment of the year, month, day, week, hours, minutes,
7、seconds. The design is simple and practical, can effective real time and real-time display year, month, day, week, hours, minutes, seconds, and can realize the synchronous display of the LED digital tube and a liquid crystal display .Key word：ARM Cortex-M4; LED digital tube;LCD1602; self-locking ;Di
8、gital Clock第一章 绪论1.1 课题的背景及研究意义1.1.1 课题来源及背景在当前的数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式系统技术已经广泛地渗透到人们生活的各个方面。由于嵌入式系统的交互性比较强，LED数码管和液晶屏做为输出设备尤为重要，但很多关于嵌入式系统开发、应用的教材中，对于LED数码管和液晶屏的程序设计也只是初始化和测试的编程，没有进一步的应用开发。所以选择了该毕业设计题目，以完善数码管和液晶屏的显示功能。在选定了毕业设计题目之后，随着开发研究的不断深入，主要完成了以下工作：首先，对三种常用的嵌入式操作系统进行了分析比较，对项目开发是否选用操作系统提出了自己的见
9、解，结合本次毕业设计的实际应用，选择了不使用操作系统的方法。其次，选定硬件开发系统后，把单片机的传统调试方法与ARM的边界扫描技术进行了分析比较，并在实际应用开发中采用了边界扫描技术。其次，由于在C语言程序运行前需要加入一些必要的初始化代码，于是又完成了对LCD初始化程序的分析与设计。最后，在编写液晶屏数字钟年、月、日、周、时、分、秒显示时和LED数码管年份和日期交替显示时，通过对一串字符中对应的位进行加减控制以及转换类型等，将所需的容显示到液晶屏和LED数码管上。本文不但说明了如何利用ARM处理器实现液晶屏和LED数码管的显示，还讲述了开发ARM处理器应用程序的一个完整的过程。随着嵌入式技术
10、的不断普及，对ARM处理器的学习、应用、开发都有一定的帮助作用。1.1.2 课题研究意义随着改革的开放，社会的进步的步伐，各种显示类技术也发生了翻天覆地的变化，其发展经历了起步阶段、数量型发展阶段、规模化发展阶段以及品牌建设阶段，至此已取得了令人瞩目的成绩，初步形成了投资主体多元化、经营业态多元化、经营方式连锁化、品牌建设特色化、市场需求大众化、从传统产业向现代产业转型的发展新格局。最大限度的满足广大消费者的不同需求。随着经济的复和市场的进一步改革开放，人民的生活水平在不断的奔向小康，促进着电子显示的快速发展，同时许多电子类产品商家也敏锐地嗅到了这一产业的商机，注定着这个行业的竞争越来越激烈。
11、因此，要在这个竞争激烈的市场中获胜并且稳步前进就要降低的成本，提高效益。虽然不同的电子类产品所要显示的容和格式的标准不同，但是每个显示方向都可以使用管理信息工具来提高本企业的核心竞争力。综上所述，LED屏显示和液晶显示是嵌入式系统中反映系统输入/输出的人机交互界面，LED屏显示具有与计算机屏幕同步、超大画面、超宽视觉、灵活多变等特点，被用于金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面；而液晶显示以其微功耗、体积小、显示容丰富、模块化，接口电路简单等诸多优点得到广泛应用。因此，研究基于ARM的LED和LCD显示有其实际应用意义。1.2国外研究状况虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的，但是这个概念并
12、非新近才出现。从20世纪70年代单片机的出现到今天各种各样的嵌入式处理器、微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。综观嵌入式技术的发展1，大致经历了以下4个阶段：第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能，应用于一些专业性强的工业控制系统中。这种系统一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱；
13、系统开销小，效率高；操作系统达到了一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业化，用户界面不够友好；主要用于控制系统负载的运行以及监控应用程序的运行。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统核小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、多任务、设备支持、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口(API)，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。第四阶段是以基于Intemet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统孤立于Internet之外，但
14、随着Internet的发展及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。1.3研究容及论文组织结构论文以ARM Cortex-M4为核心的MK60芯片坐为系统的控制核心，通过程序进行计时，并控制I/O使LCD1602对时间进行实时显示和LED数码管对日期的准确显示。本系统硬件用MK60芯片作为CPU进行中体控制，通过编程计时以及自锁开关对时间的调节来实现时间（年、月、日、周、时、分、秒）的准确性。同时利用液晶显示芯片LCD1602对时间进行准确显示年、月、日、周、时、分、秒，并且显示汉字：年、月、日，以及LED数码
15、管对年份和日期的交替显示。论文组织结构如下：第一章：介绍基于ARM的LED和LCD显示的背景、研究意义、国外状况以及需要设计的工作。第二章：介绍嵌入式和ARM的基本知识。第三章：介绍硬件设计电路，包括MCU控制电路、LCD液晶显示电路、LED数码管显示电路、按键电路和电源电路。还有硬件电路设计的工具软件。第四章：介绍系统软件设计框图和各模块的的程序设计。还有相关的程序调试，包括IAR调试、调试遇到的问题和解决过程。结束语：介绍本设计的实现功能和存在的不足。第二章 嵌入式系统及ARM基本知识概述2.1 嵌入式系统概述2.1.1 嵌入式系统的简介嵌入式系统是一个比较复杂的技术概念，目前国外关于嵌入式系统尚无严格、统一的定义。在国的很多嵌入式和相关书籍中，一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软/硬件课裁剪，可满足应用系统对功能。可靠性、成本、体积、和功耗有严格要求的专用计算机系统1。与通常计算机系统相比，嵌入式系统具有以下重要特征：
